.jpg)
من المرجح أن تساعد النتائج في توضيح تأثيرات اندماج الكروموسومات ، والتي يمكن أن تسبب المرض ولكنها ساهمت أيضًا في التطور.
لأول مرة ، قام الباحثون بدمج اثنين من كروموسومات الفئران معًا في المختبر، مما أنتج فئران حية بأنماط نواة جديدة . يقول الخبراء إن التقنية الجديدة ، المفصلة في دراسة نُشرت يوم (25 أغسطس) في مجلة Science ، يمكن أن تساعد في دراسة تطور الكروموسومات وقد تساعد أيضًا في البحث في الآثار الصحية الضارة لاندماج الكروموسومات على البشر .
"الباحثون لديهم الآن مجموعة الأدوات الجميلة هذه. . . يقول هارميت مالك ، عالم الأحياء التطوري في مركز فريد هتشنسون للسرطان في سياتل ، والذي لم يشارك في الدراسة ، لصحيفة The Scientist: "إنهم يستطيعون القيام بالكثير من هندسة كريسبر CRISPR الذكية حقًا". "إنها لعبة قوة. . . الكثير من الأسئلة التي اعتقدنا أنه من غير الممكن معالجتها بطريقة يمكن تتبعها وراثيًا ,أصبحت الآن قابلة للتتبع وراثيًا تمامًا ".
تمتلك معظم الأنواع عددًا ثابتًا من الكروموسومات ، وهي هياكل ملفوفة بإحكام وتشبه الخيوط تنظم وتفصل الحمض النووي للخلية أثناء انقسام الخلية . على مدار التاريخ التطوري للعديد من الكائنات الحية ، قد تنفصل الكروموسومات وتندمج معًا ، مما يتسبب في تغييرات فسيولوجية وسلوكية عميقة . قد تكون هذه التغييرات دافعًا مهمًا للانتواع ، لكن العلماء يفتقرون إلى دليل مباشر لهذه الفرضية ، لأنهم تمكنوا فقط من ملاحظة هذه الظاهرة في الطبيعة .
اندماج الكروموسومات شائع أيضًا في السرطان وقد تم ربطه بمشكلات صحية ، بما في ذلك العقم واختلال الصيغة الصبغية وأمراض الطفولة . لذلك ، سعى الباحثون منذ فترة طويلة إلى القدرة على التلاعب الدقيق بالكروموسومات في الكائنات الحية النموذجية ، وخاصة الثدييات ، على أمل التحقيق في الاندماجات من المنظورين الطبي والتطوري .
لدمج الكروموسومات في الفئران ، استخدم الباحثون تقنية طوروها لأول مرة في الخميرة : لفترة وجيزة ، قاموا بحقن الخلايا الجذعية الجنينية للفأر المعدلة (haESCs) بنظام CRISPR-Cas9 الذي يستهدف ويزيل التيلوميرات والوسطيات على كروموسومين محددين . نتيجة لذلك ، انضغمت الكروموسومات المستهدفة مع بعضها البعض .
إجمالاً ، ابتكر الباحثون ثلاثة خطوط اندماج مختلفة . بالنسبة لاثنين منهم ، قام الباحثون بدمج أطول كروموسومين للفأر معًا (Chr1 و Chr2) ، ولكن في اندماج واحد ، انقلب الكروموسوم الثاني رأسًا على عقب (Chr2 + 1) ، على عكس الجانب الأيمن لأعلى (Chr1 + 2) ) - ولسبب ما ، في الأخير ، انفصل جزء من الكروموسوم 1 لينضم إلى الكروموسوم 17 ، لذلك كان الكروموسوم المدمج أصغر قليلاً. قاموا أيضًا بربط الكروموسومات الأربعة والخامسة (Chr4 + 5) لإنشاء مجموعة منفصلة من haESCs .
يمكن أن تنقسم كل خطوط haESCs الثلاثة هذه وتنمو ، على الرغم من أن الفريق كافح للحفاظ على الصبغيات الفردية في خلايا Chr2 + 1 . كانت الخلايا تميل إلى أن تصبح متعددة الصبغيات ، وهو ما حدث على الأرجح لأن الكروموسومات لم تنقسم بشكل صحيح في بعض هذه الخلايا ، لذلك سينتهي بعضها بمزيد من الانقسام . أشار هذا للباحثين إلى أنه قد يكون هناك حد لمدى ضخامة الكروموسومات في الفئران قبل أن تبدأ أخطاء الفرز في الحدوث .
ثم حاولوا تكوين الفئران بهذه الأنماط الجديدة أحادية الصيغة الصبغية عن طريق حقن haESC مدمج بالكروموسوم في بويضة من النوع البري . ولكن كانت هناك مشكلة : كانت الخلايا تطبع ، مما يعني أن جينات الأم يتم إسكاتها جينيًا بعد الإخصاب . يمكن أن يتسبب الطبع في نمو الأجنة بسرعة كبيرة واستنزاف الموارد من الأم ، لذلك أزال الباحثون ثلاثة جينات مطبوعة في haESCs - وحلوا المشكلة . يقول مالك أنه الآن بعد أن تغلب الباحثون على ظاهرة البصمة ، "العالم هو محارهم بقدر ما يتعلق بالهندسة الوراثية".
.jpg)
كتب John Postlethwait ، عالم الأحياء التطوري في جامعة أوريغون والذي لم يشارك في العمل ، في رسالة بريد إلكتروني إلى The Scientist أنه يفاجئه أنه "من الممكن أن تنمو خلايا أحادية الصيغة الصبغية للثدييات في زراعة مخبرية ، وتضرب جينوماتها باستخدام Crisprs ، و ثم حقن الخلية أحادية الصيغة الصبغية في بويضة غير مخصبة وتكوين فأر صغير . هذا مذهل ".
أظهرت الفئران ذات الصبغيات المندمجة بعض النتائج الضارة من تعديلاتها الجينية . لم تتطور الفئران Ch2 + 1 على الإطلاق ، بينما نمت الفئران Chr1 + 2 إلى مرحلة البلوغ ولكنها كانت عقيمة . نمت الفئران Chr1 + 2 أيضًا بشكل أسرع بكثير من الفئران العادية ، و "أظهرت مستوى مرتفعًا من القلق في اختبار المجال المفتوح للقلق" ، كما كتب المؤلف المشارك في الدراسة ليبين وانج ، عالم الأحياء التركيبية في الأكاديمية الصينية للعلوم ، في رسالة بريد إلكتروني إلى العالم. يعزو الفريق هذه التأثيرات المظهرية إلى التغيرات في التعبير الجيني Capn11 ، وهو جين يرمز إلى بروتين يُعتقد أنه مهم لتكوين الحيوانات المنوية ، والذي كان أقل في الفئران Ch1 + 2 مقارنة بالفئران العادية . كتب وانج: "على الرغم من أن التغيير في المعلومات الجينية كان محدودًا ، إلا أن اندماج الكروموسومات الحيوانية يمكن أن يكون له تأثيرات نمطية عميقة" .
من ناحية أخرى ، يمكن أن تنتج الفئران Chr4 + 5 ذرية وتتزاوج مع الفئران العادية . لكن عندما فعلوا ذلك ، كانت أحجام نفاياتهم صغيرة ، مما يشير إلى أنهم ربما عانوا من فرز الكروموسومات غير الطبيعي أثناء الانقسام الاختزالي ، كما يقول وانج .
يقول مالك إن اهتمامه هو بالانقسام الاختزالي ، خاصةً كيف أن بعض الاندماجات الصبغية تمنح بعض خلايا البويضات ميزة تنافسية على غيرها . يقول إنه يمكن للعلماء الآن دراسة هذه الظاهرة بطريقة مضبوطة ، وتحديد الاندماجات التي من المرجح أن تنتقل إلى الجيل التالي في الفئران . ويقول أيضًا إن مجموعة الأدوات هذه ستكون مفيدة أيضًا لباحثي السرطان ، الذين يمكنهم الآن "وضع نموذج مفاجئ" لـ "إعادة ترتيب (مجموعات) الجينوم الدراماتيكية" التي تحدث في الخلايا السرطانية .
كتب Postlethwait أن الدراسة "هي محاولة جريئة لإعادة هندسة كروموسومات الفقاريات" وأنها يمكن أن تساعد أيضًا في اختبار النظريات المختلفة لكيفية تطور الكروموسومات . عمل Postlethwait مع أسماك أنتاركتيكا ، التي يُفترض أنها تحتوي على العديد من الكروموسومات المندمجة ، لذلك يقول إنه مهتم بشكل خاص برؤية التحقيقات في اندماج الكروموسوم في الأسماك . ويقول إن الدراسة الجديدة ستسمح للباحثين "بفهم الأسئلة التطورية حول الحدود والضغوط الانتقائية التي تسببها. . . حدوث اندماج الكروموسوم ".
المصدر