معرفی علم ژنتیک

ژنتیک،علم مطالعه وراثت، در تمامی زمینه‌های آن، از گسترش صفات در یک شجره‌نامه خانوادگی،تا بیوشیمی ماده ژنتیکی، اسید دزوکسی ریبونوکلئیکDNA و اسید ریبونوکلئیکRNA است. هدف ما در این بخش، معرفی و بررسی مکانیزم‌های وراثت است.

بهصورت تاریخی، ژنتیک دانان در 3 حیطه مجزا فعالیت کرده‌اند، هر حیطه با مشکلات،روش‌ها و موجودات زنده مورد مطالعه مربوط به خود. این 3 حیطه عبارتند از ژنتیککلاسیک، ژنتیک مولکولی و ژنتیک تکاملی (یا ژنتیک جمعیت).

درژنتیک کلاسیک ما با تئوری کروموزومی وراثت روبرو هستیم، مفهومی که ژن‌ها را به صورتخطی در کنار هم بر روی کروموزوم فرض می‌کند. موقعیت نسبی ژنها با بررسی فراوانیزاده‌های حاصل از آمیزش‌های خاصی قابل تعیین است. ژنتیک مولکولی مطالعه ماده ژنتیکاست؛ ساختار، رونویسی و بیان ماده‌ ژنتیک. همچنین در همین حیطه ما انقلاب بزرگتکنولوژی DNAنوترکیب (یا مهندسی ژنتیک) و اطلاعات بدست آمده از آن را بررسی خواهیمکرد. ژنتیک تکاملی یا ژنتیک جمعیت به بررسی تغییرات در فراوانی ژنها در جمعیتمی‌پردازد. مفهوم داروینی تکامل که بنابر پایه انتخاب طبیعی است بررسی می‌شود. جدول

امروزهبه دلیل پیشرفت‌های علمی، مرزهای این 3 ناحیه، تا حدی محو شده‌اند؛ به عنوان مثال،اطلاعات به دست آمده از ژنتیک مولکولی، از طرفی به فهم بهتر ساختار و عملکردکروموزوم‌ها و از طرف دیگر به فهمیدن انتخاب طبیعی کمک می‌کند. در این فصل، ما سعیمی‌کنیم مطالب را به صورت تاریخی آنها بررسی کنیم؛ از کارهای مندل و کشف خصوصیاتوراثت آغاز می‌کنیم و سپس به ژنتیک مولکولی می‌پردازیم.

ژنتیکمانند هر علم دیگری، بر پایه متد علمی بنا نهاده شده است. اطلاعات ما برگرفته ازدنیای واقعی است. متد علمی گردآوری قوانینی است که به فهم بهتر طبیعت کمک می‌کنند. در قلب یک متد علمی، آزمایش قرار دارد، طی یک آزمایش، یک حدس درباره کار بخشی ازطبیعت (که آن را یک فرضیه می‌نامیم) امتحان می شود. در یک آزمایش خوب، تنها 2 نتیجهممکن وجود دارد؛ تایید فرضیه و یا رد فرضیه (شکل)

بهعنوان مثال ممکن است شما تصور کنید که صفات اکتسابی به ارث می‌رسند ایده‌ای که توسطلامارک پیشنهاد شد. لامارک فرض کرد که زرافه‌هایی که سعی‌‌ می‌کردند برگ‌های موجوددر شاخه‌های بالاتری را بخورند، گردن‌های بلندتری داشتند. آنها این صفت درازی گردنرا به فرزندان خود انتقال می‌دهند (در هر نسل فقط افزایش کوتاهی در طول گردن وجوددارد) و این روند در نهایت امروزه منجر به گردن‌های بسیار طویل زرافه‌ها شدهاست.

دیدگاهدیگر نسبت به این مطلب، دیدگاه تکامل براساس انتخاب طبیعی است که توسط داروینپیشنهاد شد. براساس فرضیه داروین، زرافه‌ها به طور طبیعی در طول گردن تنوع کمیدارند و این تنوع‌ها به ارث می‌رسند. زرافه‌هایی که گردن بلندتری دارند، در تهیهبرگ‌ از درخت برای خوردن، نسبت به دیگران مزیت دارند. به عبارت دیگر، درطول زمان،زرافه‌هایی که گردن‌های بلندتری دارند، بهتر و بیشتر از دیگران زنده می‌مانند وتولید مثل می‌کنند. در نتیجه، زرافه‌هایی با گردن درازتر، پس از مدتی، گونه غالب درجمعیت می‌شوند که دلیل اصلی این اتفاق مرگ گونه‌های دارای گردن کوتاه‌تر است. فراوانی هر جهشی که باعث افزایش طول گردن در جمعیت شود، در جمعیت افزایش خواهدیافت. برای آزمودن فرضیه لامارک، ما ابتدا باید جاندار مناسبی پیدا کنیم. گرفتنزرافه‌ها و انجام آمیزش‌های مورد نظر بر روی آنها بسیار دشوار است. می‌توانیمآزمایش را با موش‌های آزمایشگاهی انجام دهیم. (نگهداری و آزمایش بر روی موش نسبتاًآسان و ارزان است). ما باید صفت دیگری به غیر از طول گردن پیدا کنیم. برای مثالمی‌توانیم نیمی از دم موش‌ها را ببریم. سپس موش های دم کوتاه را با موش‌های عادیآمیزش می‌دهیم و زاده‌ها را بررسی می‌کنیم اگر زاده‌ها دم‌های عادی داشتند،می‌توانیم نتیجه بگیریم که دم کوتاه، یک صفت اکتسابی، به ارث نمی‌رسد. در مقابل درصورتی که دم موش‌های نسل بعد کوتاه‌تر از حد معمول باشد، می‌توانیم نتیجه بگیریم کهصفات اکتسابی، ارثی هستند.

دلیلاینکه ما یک آزمایش را با تمامی سختی‌هایش انجام می‌دهیم، این است که نتایج آزمایش،برای ما قطعی هستند و قابل اطمینان اند. در صورتی که آزمایش درست طراحی شده باشد وبدون خطا اجرا شود، نتیجه منفی در آزمایش، مانند آزمایش ما در بالا، به معنی ردنظریه خواهد بود. آزمودن نظریه‌ها به طوری که اگر نتیجه آزمایش منفی باشد، نظریه ردشود، ایده اصلی متد علمی است.

تاریخچه ژنتیک

علمزیستشناسی ، هرچند به صورت توصیفی از قدیم ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشتهاست ؛ اما از حدود یک قرن پیش این علم وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن راژنتیکنامیده اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی به وجود آورد. در قرنهجدهم ، عده ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی بهنسل دیگر بررسی کنند؛ ولی به 2دلیل مهم که یکی عدم انتخاب صفات مناسب و دیگرینداشتن اطلاعات کافی در زمینه ریاضیات بود، به نتیجه ای نرسیدند.
اولین کسیکه توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشیاتریشیبه نامگریگور مندلبود که در سال 1865 این قوانینرا که حاصل آزمایشاتش روی گیاهنخودفرنگی بود، ارائه کرد. اما متاسفانه جامعه علمی آن دوران به دیدگاه ها و کشفیاتاو اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد.
در سال 1900 میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسطدرویس،شرماکوکورنزباعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته ومندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.
در سال 1953 با کشف ساختمانجایگاهژنها (DNA) از سویجیمز واتسنو فرانسیس کریک ، رشته ای جدیددر علم زیست شناسی به وجود آمد که زیست شناسیملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن ازکشفیات مندل در خلال سالهای 1971 و 1973 در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولیبه بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماری های ژنتیک و پیدا کردندرمانی برای آنها می پرداخت ، ادغام شدند و رشته ای به نام «مهندسیژنتیک» را به وجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته های مختلفی اعم ازپزشکی ، صنعت وکشاورزی را تحت الشعاع خود قرار دهد.
پایه اصلی مهندسی ژنتیک بر این اصل استوار استکه با انتقال ژنی به درون ذخیره ژنی یک ارگانیسم ، آن ارگانیسم را وادار می کند کهدر شرایط محیطی مناسب برای بیان آن ژن به دستورات آن ژن که می تواند بروز یک صنعتیا ساختار شدن یک مادهبیوشیمیاییو... باشد ، عمل کند. امروزهمهندسی ژنتیک خدمات شایان ذکری را به بشر ارائه کرده که در تصویر دیروز او نمیگنجیده و امری محال محسوب می شد.
از برجسته ترین خدمات این علم در حال حاضرمی توان موارد زیر را برشمرد: اصلاح نژادی حیوانات و نباتاتکه باعث بالارفتن سطح کیفیت و کمیت فرآورده های غذایی استحصال شده از آنان گردیده است . تهیهداروها و هورمون هابا درجه خلوص بالا و صرف هزینه های پایین درمان بیماری هایژنتیکی با ایجاد تغییرات در سلول تخم که از جدیدترین دستاوردهای مهندسی ژنتیک محسوبمی شود و بسیار محدود است . پیش بینی محدود بیماری ها در فرزندان آینده یکزوجکه از این طریق به زوجهای جوانی که می خواهند با یکدیگر ازدواج کنند خدماتمشاوره ژنتیک می دهند و آنها را از وضعیت جسمانی فرزندان آینده شان مطلع می سازند.
اما اگر بخواهیم دورنمای مهندسی ژنتیک را ترسیم کنیم ، تمامی موارد زیرقابل تصورند: اعضای بدن انسان ازقلب گرفته تاچشم و دست و پا به صورت مجزا از طریق مهندسی ژنتیک تولید می شوند و بانکهای اعضای بدنبه نیازمندان پیوند عضو ، عضو جدید عرضه می کنند و هر فرد می تواند عضوی که دقیقامشابهت ژنتیکی با خودش را دارد، خریداری کند و از این طریق مشکل دفع پیوند که بهدلیل شباهت نداشتن رموز ژنتیکی ، فرد دهنده و گیرنده عضو ناشی می شود، مرتفع خواهدشد در نتیجهآمار مرگ و میر انسان نیز پایین خواهد آمد. تمامی بیماری های ژنتیکی حتی در دوره جنینینیز قابل درمان خواهد بود. از جهشهای متوالی عوامل بیماریزا که عامل اصلی فناناپذیربودنشان است ، جلوگیری به عمل می آید و درصد بالایی از بیماری های شناخته شده ریشهکن خواهد شد. کارتهای شناسایی افراد ژنتیکی خواهد شد که برای هر 2فردی روی کره زمین(بجز 2قلوهای همسان وکلونها) متفاوت خواهد بود و دقیقا هویت هرفرد را تعیین می کنند. مجرمان با گذاشتن کوچکترین اثربیولوژیکی از خود مثل یک تار مو بسرعتشناسایی خواهند شد. می توان سرعت رشد موجودات مختلف را افزایش داد که خود این امرمزایای بسیاری را فراهم می آورد که از آن جمله می توان به پرورش سریع حیواناتیهمچونگاووگوسفنداشاره کرد که می توانند نیازهایغذایی یکجامعه را تا حد زیادی مرتفع کنند.
به نظر می رسد ژنتیک بخش بسیار عظیمی از آیندهرا به خود اختصاص خواهد داد و شاید یکه تاز زمان باشد. البته برای این علم جنجالبرانگیز پایانی نمی توان متصور شد. تمامی مواردی که در بالا ذکر شد، از لحاظ نظریامکانپذیر است ؛ ولی نیاز به تحقیق ، مطالعات و آزمایشات فراوان دارد که بشر بتواندبه آنها دست یابد و چون مسلط بودن بر این علم نیاز به پشتوانه قوی علومی همچونبیولوژی سلولی ملکولی ،بیوشیمی ،فیزیولوژیوآمار و احتمالاتدارد ، باید زحمات فراوانیبرای دستیابی به ویژگی های این رشته از علم متحمل شد.
دانشمندان میتوانند ژنی را از یک گونه بگیرند و آن را وارد گونه دیگری کنند، تا مشخصه جدیدی درگونه دوم ایجاد شود. مثلا می توان ژنی را که مواد شیمیایی سمی برایحشرات تولید می کند، به یکسلولگیاهگوجه فرنگیمنتقل کرد. این سلول به صورت یکگیاه گوجه فرنگی در می آید که مواد شیمیایی سمی تولید می کند و در نتیجه حشرات آنرا نمی خورند. این مثالی از مهندسی ژنتیک است.

جنسیت چگونه تعیین می شود

جنسیت یک جانور توسط یک جفتکروموزوم،که کروموزوهای جنسی هستند، تعیین می شود. درپستانداران،جنس ماده دو کروموزوم جنسی همانند دارد، که به دلیل شکلشان، کروموزوم X نامیده میشوند. بنابراین جنس ماده XX است. جنس نر یک کروموزوم X و یک کروموزوم کوتاهتر بهنام Y دارد. بنابراین نرها XY هستند. تخمکهاییکه توسط جنس ماده ساخته می شونددارای یک کروموزوم X هستند. اسپرمهاییکه توسط جنس نر ساخته می شونددارای یک کروموزوم X یا Y هستند. اگر تخمک توسط اسپرمی که دارای کروموزوم X استبارور می شود، فرزند ماده خواهد بود و اگر توسط اسپرمی با کروموزوم Y بارور شود،فرزند نر خواهد بود.

ساخته شدن سلولهای جنسی

سلولهای جنسی توسط نوع خاصی از تقسیم سلولی بهناممیوزساخته می شوند. این تقسیم فقط در اعضایتناسلی، یعنیبیضه هاوتخمدانهادرجانوران، وبساکهاوتخمکهایگیاهان،انجام می شود. سلولهای جنسی فقط یک مجموعهکروموزوم دارند، در حالی که همه سلولهای دیگر یک موجود زنده دو مجموعه کروموزوم دارند. وقتیتخمک جنس ماده واسپرمجنس نر در عمللقاحبا هم ترکیب می شوند، تبدیل به یک سلولمی شوند که دوباره همان دو مجموعه کروموزوم را دارد. این سلول تبدیل به یک موجودزنده جدید می شود.

ژنها و DNA

کروموزوها عمدتا ازDNA (دئوکسی ریبو نوکلئیک اسید) تشکیل می شوند. مولکول DNA تا حدی شبیه یک نردبان طنابی بسیار بلند مارپیچی است. هر «پله» این نردبان از یک جفتباز تشکیل می شود (باز نوعی ماده شیمیایی است). این بازها C , T , A و G نام دارند A همیشه با , T و C همیشه با G جفت می شود. این جفت بازها دو رشته مارپیچ دو تایی رابه هم متصل می کنند. بخشهای مختلف این نردبان، با شاید چندین هزار جفت باز، هر ژنرا تشکیل می دهند. ژنها واحد وراثت هستند. آرایش ژنتیکی یک موجود زنده (ترکیب ژنهایآن)، تعیین کننده مشخصات آن، مانند رنگ چشمهای یک جانور یا بوی گل یک گیاه، است.

ژنتیک پزشکی و انسانی

دید کلی

این نظر که ژنتیک پزشکی صرفا مربوط به توارث خصوصیات جزئی ، سطحیو نادر است، جای خود را به درک نقش اساسیژن در فرایندهای پایه زندگی داده است. ژنتیک پزشکی و ژنتیک انسانی ، در خط مقدمتحقیقات پیرامون تنوع و توارث انسانها قرار دارند، در حالی که در پیشرفت سریعزیست شناسی مولکولی،بیوشیمی وزیستشناسی سلولی نیز نقش دارند و از آن بهره می‌برند. به ویژه ، در دهه آخر قرن 20و شروع قرن 21 شاهد آغاز پروژهژنوم انسانیبوده‌ایم که تلاش هدفمند در جهتتعیین محتوای کامل ژنوم انسان است.

ژنومبه زبان ساده به صورت مجموعه اطلاعاتژنتیکی گونه ما که در هر یک از سلولهای هسته‌دار بدن رمزگردانی می‌شود، تعریفمی‌گردد. همگام با سایر موضوعات زیست شناسی نوین ، پروژه ژنوم انسانی از طریق فراهمسازی بینش اساسی در مورد بسیاری از بیماریها و پیشبرد تکامل ابزارهای تشخیصی بهمراتب بهتر ، اقدامات پیشگیری کننده و شیوه‌های درمانی در آینده نزدیک ، در حالمتحول کردن ژنتیک پزشکی و انسانی است. پس از کامل شدن ، پروژه ژنوم انسانی ، توالیکامل تمام DNA انسان را در دسترس قرار خواهد داد. آگاهی از این توالی کامل ، بهنوبه خود شناسایی تمام ژنهای انسان را مقدور می‌سازد و نهایتا تعیین این موضوع راکه چگونه تنوع در این ژنها در ایجاد سلامت و بیماری نقش دارد، امکان‌پذیر می‌سازد.

تاریخچه

در سال 1902 « گارود » (Garrod) و « گالتون » (Galton) ، که بنیانگذاران ژنتیکپزشکی نام گرفته‌اند، با بررسیآلکاپتون اوریاولین نمونه توارث مندلیدر انسان را گزارش کردند. گاروددر گزارش خود با تشکر از همکاریهای « بیت سن » (Bateson) زیست شناس ، نتیجهازدواجهای فامیلی را در بوجود آمدن به اصطلاح خطاهای متابولیزم مادرزادی تاکید کردهبود. این اولین نتیجه روشن همکاری تحقیقی بین علم پزشکی و غیر پزشکی بود که تا بهحال ادامه پیدا کرده و حاصل آن نیز پیشرفت سریع این علم می‌باشد.

در اواخردهه 50 قرن بیستم ، مطالعه علمیکروموزوم‌هایانسان مقدور گشت و نقش نقایص کروموزومی در عقب افتادگی رشدی و ذهنی ، عقیمی ودیگر عوارض روشن شد. جدیدا تعیین نقشه کروموزومی ژنهای انسان بر روی کروموزوم‌هامشخص شده است. توسعه و کاربرد علم ژنتیک نتایج سودمندی برای پزشکی بالینی داشتهاست.

اهمیت ژنتیک در تمام جنبه‌های پزشکی

اگرچه ژنتیک پزشکی به صورت تخصصیشناخته شده در آمده است، واضحا آشکار شده که ژنتیک انسانی مفاهیم یکنواخت مهمیفراهم می‌سازد که مسیر تمام کارهای پزشکی را روشن و آنها را همسو می‌کند. برایبهره‌مند ساختن کامل بیماران و خانواده‌های آنها از دانش در حال گسترش ژنتیک ، تمامپزشکان و همکاران آنها در مشاغل بهداشتی نیاز به درک اصول پایه ژنتیک انسانیدارند.

·         وجود اشکال جایگزین یک ژن (آللها) درجمعیت ، پیدایش فنوتیپ‌های مشابه بوجود آمده از جهش و تنوع در جایگاههای ژنی مختلف ،اهمیت تعاملات ژنی _ ژنی و ژنی _ محیطی در بیماری ، نقش جهش پیکری در سرطان و پیری، مقدور بودن تشخیص پیش از تولد ، امیدواری در زمینه ژن درمانی‌های قوی ، مفاهیمیهستند که امروزه در تمام کارهای پزشکی نفوذ پیدا کرده‌اند و در آینده فقط مهمترخواهند شد.

·         یک جنبه از کار ژنتیک پزشکی که مربوط به تمام طب است، ارزش تاکید دارد: این علمنه تنها بر بیمار بلکه بر کل خانواده نیز متمرکز می‌باشد. تاریخچه جامع خانوادگی ،از گامهای اولیه مهم در تجزیه و تحلیل هر نوع اختلال است، صرفنظر از اینکه ژنتیکیبودن این اختلال شناخته شده یا ناشناخته باشد.

·         تاریخچه ژنتیکی ، از این جهت اهمیت دارد که می‌تواند نقش حیاتی در تشخیص داشتهباشد، ممکن است ارثی بودن یک اختلال را نشان دهد، می‌تواند اطلاعاتی پیرامونتاریخچه طبیعی یک بیماری و تنوع در بروز آن فراهم کند و می‌تواند طرح توارث راآشکار سازد. تشخیص یک بیماری ارثی ، تخمین خطر برای سایر افراد خانواده را مقدورمی‌کند تا بتوان اداره و تدیبر مناسب ، پیشگیری و مشاوره برای بیمار و خانواده اودر نظر گرفت.

قوانین موجود در ژنتیک انسانی و پزشکی

·         ژنتیک ، موضوع پراکنده‌ای مرتبط با تنوع و توارث در تمام موجودات زنده است. دراین حوزه وسیع ، ژنتیک انسانی ، داشن تنوع و توارث در انسان است. در حالی که ژنتیکپزشکی ، با زیرگروهی از تنوع ژنتیکی انسان که در کار طب و تحقیقات پزشکی حائزاهیمیت است، سروکار دارد.

·         در ژنتیک انسانی و پزشکی ، حوزه‌های متعدد جالبی وجود دارند که به صورت جهاتگوناگون تکامل ژنتیک مشخص می‌شوند. حوزه‌های اصلی شناخته شده این تخصص عبارتنداز:

o        مطالعه کروموزوم‌ها یاژنتیک سلولی (Cytogenetics).

o        بررسی ساختمان و عملکرد هر ژن یا ژنتیک بیوشیمیایی و مولکولی.

o        مطالعه ژنوم، سازمان‌یابی و اعمال آن یاژنومیک (genomics).

o        بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیتهای انسانی و عوامل تعیین کننده فراوانی آللها یاژنتیکجمعیت.

o        بررسی کنترل ژنتیکی تکامل یاژنتیک تکامل.

o        استفاده از ژنتیک برای تشخیص و مراقبت از بیمار یاژنتیک بالینی.

·         مشاورهژنتیکیکه اطلاعاتی پیرامون خطر ابتلا به بیماری را ارائه می‌دهد و در عین حال، حمایت روانی و آموزشی فراهم می‌کند، به حرفه بهداشتی جدیدی تکامل پیدا کرده استکه در آن تمام کادر مشاغل پزشکی ، خود را وقف مراقبت از بیماران و خانواده‌های آنهامی‌کنند.

·         علاوه بر تماس مستقیم با بیمار ، ژنتیک پزشکی ، از طریق فراهم سازی تشخیصآزمایشگاهی ، افراد و از طریق برنامه‌های غربالگری (Screening) طراحی شده برایشناسایی اشخاص در معرض خطر ابتلا یا انتقال یک اختلال ژنتیکی ، جمعیت را مراقبتمی‌کند.

موضوعات اخلاقی در ژنتیک پزشکی

موفقیتهای ژنتیک پزشکی ، با رشد موازی سطحنگرانی و اضطراب در مورد استفاده از دانشمان در جهت مفید (نه مضر) برای افراد ،خانواده‌هایشان و کل جامعه همراه بوده است. با شروع پروژه ژنوم انسانی در ایالاتمتحده ، کنگره آمریکا ، معضلات اخلاقی آسیب پذیری جدی جامعه بر اثر استفاده نادرستاز این دانش بسیار توسعه یافته ژنتیک انسانی را شناسایی کرد.

کنگره کاربردبخشی از بودجه پروژه ژنوم انسانی آمریکا برای حمایت از تحقیقات و آموزش درزمینه‌های اخلاقی ، قانونی و اجتماعی (EISI) این پروژه را الزامی ساخت. برنامه‌هایمشابهی در کشورهای دیگر نیز وجود دارند. تلاش (EISI) در جهت مطالعه اثر دانش بدستآمده از پروژه ژنوم انسانی در بسیاری از حوزه‌ها مانند کار طب و سایر حرفه‌هایمراقبت بهداشتی ، وضع و ارائه سیاست عمومی ، قانون و آموزش می‌باشد.

در هربحثی از موضوعات اخلاقی در پزشکی ، سه اصل اساسی غالبا ذکر می‌شود: سودمندی،احترام به خودمختاریفرد،عدالت.

وقتی این سه اصل در تعارض با یکدیگرباشند، موضوعات اخلاقی پیچیده‌ای بوجود می‌آید. نقش متخصصاناخلاقی پزشکیکه در حد فاصل بین جامعه وژنتیک پزشکی کار می‌کنند، سنجیدن تقاضاهای متعارض است که هر کدام بر پایه یک یا بیشاز یک اصل اساسی فوق ادعای مشروعیت دارند.

آینده بحث

در طی زندگی حرفه‌ای 40 ساله دانشجویان پزشکی و مشاوره ژنتیکی ،احتمالا تغییرات عمده‌ای در درک و کار بر روی نقش ژنتیک در پزشکی صورت خواهد گرفت. هر دوره‌ای می‌تواند دربر گیرنده تغییراتی بیشتر از تغییرات مشاهده شده ظرف بیش از 50 سال گذشته باشد. در طی این مدت ، حوزه ژنتیک از شناسایی ماهیت DNA به عنوان عاملفعال توارث تا آشکارسازی ساختمان مولکولی DNA وکروموزم‌هاو تعیین رمز کامل ژنوم انسانتکامل پیدا کرده است. با قضاوت از روی سرعت زیاد اکتشافات فقط در دهه گذشته عملامشخص می‌شود که ما صرفا در آغاز انقلابی در وارد کردن دانش ژنتیک و ژنوم به حوزهسلامت عمومی و کار پزشکی هستیم.

ژنتیک مولکولی

دید کلی

ماهیت مولکولی ماده ژنتیکی چیست؟ چطور اطلاعات ژنتیکی از یک نسلبه نسل بعد با صحت بالا انتقال می‌یابد؟ تغییرات نادر در ماده ژنتیکی که ماده خامتکامل می‌باشد، چگونه ایجاد می‌شوند؟ چطور اطلاعات ژنتیکی نهایتا به شکل توالیهایاسید آمینه‌ای مولکولهای پروتئینی متنوع موجود در یک سلول زنده ، بیان می‌شود؟ و ... . واحد پایه اطلاعات در سیستمهای زنده ، ژن می‌باشد.

از نظر بیوشیمیایییک ژن به صورت قطعه‌ای ازDNA تعریف می‌شود که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد یک محصول دارای فعالیت بیولوژیک راکدمی‌کند. محصول نهایی معمولا یکپروتئین است. ممکن است محصول ژنی وظیفه‌ای یکی از انواعRNA باشد. ذخیره ، حفظ و متابولیزم این واحدهای اطلاعاتی موضوعات بحث را در ژنتیکمولکولی تشکیل می‌دهند. پیشرفتهای اخیر در ژنتیک مولکولی ، منجر به مطرح شدن سهفرآیند اصلی در استفاده از اطلاعات ژنتیکی شده است.

·         اولین فرآیند، همانند سازی DNA یانسخه برداری از DNA مادری و تولید مولکولهای DNA با توالیهای نوکلئوتیدی یکسانمی‌باشد.

·         دومین فرآیندسنتز RNA از روی DNA است، که طی قسمتهایی از پیام ژنتیکی کد شده در DNA دقیقا به صورت RNA ، نسخه برداریمی‌شود.

·         سومین فرآیند، ترجمه می‌باشد که بهموجب آن پیام ژنتیکی کد شده در RNA پیک بر رویریبوزومها به پلی‌پپتیدی با توالی مشخص ازاسیدهایآمینه ترجمه می‌شود.

وقایع مهم در ژنتیک مولکولی تا سال 1944

·         شروع ژنتیک توسطگرگور مندلو بامقاله‌ای بود که وی در سال 1866 در مجموعه مقالات انجمن علوم طبیعی در موردنخودفرنگی ، به چاپ رساند.

·         تا سال 1900 طول کشید تا سایر زیست شناسان مانندهوگو،کورنسوشرماکاهمیت کار مندل را درک کنند و این علم پس ازرکورد طولانی توالی دوباره یافت.

·         در سال 1903 ،ساتنپیشنهاد کرد کهژنها روی کروموزومها قرار دارند.

·         در سال 1909 ،یوهانسپیشنهاد کرد کهعوامل مندلیژننامیده شدند.

·         در سال 1910 ،مورگانآزمایشهایزیادی بر رویمگس سرکهانجام داد.

·         در سال 1927 ،مولرکشف کرد که اشعهایکس ایجاد موتاسیون (جهش) در مگس سرکه می‌نماید.

·         در سال 1941 ،بیدلوتاتومپیشنهاد کردند که هر ژن فعالیت یکآنزیم را کنترل می‌کند.

·         در سال 1944 ، کتاب زندگی چیست توسط یک فیزیکدان به نامشرودینگرانتشار یافت.

کشف ساختمان DNA

شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایییافته‌های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی دربیوشیمی امروزی حاصل شده است. لین شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسطجیمز واتسونوفرانسیس کریکدر سال 1953 خلاصه گردید. فرضیهژنتیکی ، مفهوم کد نمودن توسط ژنها را مشخص نمود. با استفاده از روشهای فیزیکی ،تعیین ساختمان مولکولی DNA بوسیله آزمایش انکساراشعهایکس ممکن گردید. شیمی نیز ترکیب DNA را آشکار نمود. ساختمان مارپیچی دورشته‌ای DNA ، چگونگی نسخه برداری آن را نشان داد، نحوه تولید RNA وسنتزپروتئین از روی آن را شفاف کرد.

ژنها و کروموزومها

ژنها قطعاتی از یککروموزوم هستند که اطلاعات مورد نیاز برای یک مولکول DNA یا یک پلی پپتید را دارند. علاوه برژنها ، انواع مختلفی از توالیهای مختلف تنظیمی در روی کروموزومها وجوددارد که درهمانند سازی ، رونویسی و ... شرکت دارند. کروموزومهای یوکاریوتی دارای دو توالی مهمتکراری DNA می‌باشند که عمل اختصاصی را انجام می‌دهند؛ سانترومرها که نقاط اتصالیبرای دوک تقسیم هستند و تلومرها که در دو انتهای کروموزوم وجود دارند. کروماتین دریوکاریوتها به صورت واحدهای نوکلئوزومی قرار دارد.

متابولیزم DNA

سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن رامی‌توان از پیچیدگی و کثرت سیستمهای آنزیمی شرکت کننده در همانند سازی ، ترمیم ونوترکیبی DNA ، دریافت. همانند سازی DNAبا صحت بسیار بالا و در یکدوره زمانی مشخص در طی چرخه سلولی به انجام می رسد. همانند سازینیمه حفاظتیاست، بطوری که هر رشته آن به عنوان قالبی برای تولید رشته جدید DNA مورد استفادهقرار می‌گیرد. سلولها دارای سیستمهای متعددی برای ترمیم DNA هستند. توالیهای DNA درطی واکنشهای نوترکیبی ، در فرآیندهایی که شدیدا هماهنگ با همانند سازی یا ترمیم DNA هستند، نو آرایی می‌شوند.

متابولیزم RNA

رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیزمی‌شود. رونویسی در چندین فاز ، شامل اتصال RNA پلیمراز به یک جایگاه DNA به نامپروموتور ، شروع سنتز رونویسی ، طویل سازی و خاتمه ، روی می‌دهد. سه نوع RNA ساختهمی‌شود؛ RNA پیک که برای ساختن پلی پپتیدها مورد استفاده قرار می‌گیرد. RNA ناقل کهدر انتقال اسیدهای آمینه بر روی ریبوزومها برای پروتئین سازی ، شرکت دارند و RNA ریبوزومی که در ساختار ریبوزوم شرکت دارند. این RNA ها به صورت پیش ساز ساختهمی‌شوند که طی فرآیندهای آنزیمی بالغ می‌شوند.

متابولیزم پروتئین

پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ،با یک توالی اسید آمینه‌های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتزمی‌گردند. اسیدهای آمینه‌ای که توسط کدونهای RNA پیک مشخص می‌گردند، از کلمات سهحرفی نوکلئوتیدی تشکیل شده‌اند. برای ترجمه نیاز به مولکولهای RNA ناقل می‌باشد کهبا شناسایی کدونها ، اسیدهای آمینه را در موقعیتهای متوالی مناسب خود در داخل زنجیرپلی پپتیدی قرار می‌دهند. بعد از سنتز بسیاری از پروتئینها به موقعیتهای خاص خود درداخل سلول هدایت می‌شوند.

تنظیم بیان ژن

بیانژنهاتوسط فرآیندهایی تنظیم می‌شود که بر روی سرعت تولید و تخریب محصولات ژنیاثر می‌گذارند. بیشتر این تنظیم در سطح شروع رونویسی و بواسطه پروتئینهای تنظیمی رخمی‌دهد که رونویسی را از پروموتورهای اختصاصی مهار یا تحریک می‌کنند. اثر مهارکنندهها را تنظیم منفی و فعال شدن را تنظیم مثبت گویند. پروتئینهای تنظیمی ، پروتئینهایاتصالی DNA هستند که توالیهای اختصاصی از DNA را شناسایی می‌کنند. هورمونها بر رویتنظیم بیان ژن تأثیر دارند. موجودات یوکاریوت وپروکاریوت دارای مکانیزمهای متفاوتی برای تنظیم بیان ژنهای خود دارند.

فناوری DNA نوترکیبی

با استفاده از فناوری DNA نو ترکیبی مطالعهساختمانو عملکرد ژن بسیار آسان شده است. جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز داردبه، روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA ، وجود ناقلین کوچک که قادر به تکثیر خودبوده و ژنها در داخل آنها قرار داده می‌شوند، روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنیهایی را ایجاد کند و روشهاییبرای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر. پیشرفتهای حاصل در این فناوری ، در حالمتحول نمودن بسیاری از دیدگاههای پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.

ژنتیک و اصلاح نباتات

اصلاح نباتات با منشا ژنتیک ، به تغییرات جهت‌دار و مفید در بنیان ژنومی گیاهیاطلاق می‌شود و منظور از مفید بودن صفات جدید ، سازش بیشتر با محیط و رفعنیازمندیها می‌باشد.

مقدمه

اصلاح نبات و دام یکی از صور تکامل است. و قوانین حاکم بر تکاملمصنوعی شبیه قوانین حاکم بر تکامل طبیعی است اما با این تفاوت که سیر تکاملی مصنوعیسریعتر بوده، چون بشر روند تکامل را کنترل می‌کند. در حالی که تکامل طبیعی تصادفاصورت می‌گیرد. بر این اساس ، در دوره‌های مختلف توجه اصلاح کنندگان به گیاهان صنعتیجلب شده است. بنابراین گیاهانی مورد مطالعه اصلاح کنندگان قرار می‌گیرند که دارایترکیبات شیمیایی مخصوص باشند. مثلا دارای ترکیبات دارویی خاصی باشند. بنابراین ،اصلاح کنندگان ، مثل گذشته دنبال اهلی کردن یک گیاه وحشی نیستند بلکه تکیه آنها برروی ژنهای مفید موجود در گیاهان وحشی می‌باشد که ایجاد مقاومت بالایی به امراضمی‌کنند.

تاریخچه و سیر تحولی و رشد

1. دوره اول:در این دوره انسان بدونشناختنظام تولید مثل گیاهان، برای اولین بار بهکشت و تولید مصنوعی گیاهان تحت شرایط کنترل شده اقدام نمود. در این دوره انسان ،گیاهان برتر و مطلوب را ذخیره و نگهداری می‌کرد و به این ترتیب عمل انتخاب ناخودآگاه صورت گرفت. با مرور زمان اهلی کردن حیونات نیز آغاز شد بنابراین کشت گیاهانهمراه با اهلی نمودن دامها انجام شد.
2. دوره دوم:در این دوره انسان به نظامتولید مثل گیاهان پی برد و به آمیزش گونه‌های مختلف گیاهان پرداخت. اما هنوز اصولعلمی ژنتیک کشف نشده بود و تلاقی گونه‌ها بطور تصادفی و به عنوان یک نوع هنر صورتمی‌گرفت.
3. دوره سوم:این دوره با آزمایشات دقیقمندل آغاز شد، بعد از کشفقوانین مندل (1900)، اصول علمی اصلاح نباتاتبر اساس قوانین ژنتیک توجیه شد. در این مرحله ، ژنهایی مورد توجه قرار گرفتند کهاثرات زیادی در بیان صفات داشتند مثلژن مربوط به رنگ.

اصول ژنتیکی تکامل گیاهان

از نظر علم ژنتیک ، اصلاح نباتات وتکامل نقاط مشترک زیادی دارند. در هر دو حالت نیاز به وجود تنوع گیاهی و انجام انتخاب رویفرمهای مفید می‌باشد. بنابراین تاثیر تکامل بر روی ژنتیک گیاهان از چهار طریق صورتمی‌گیرد.

1. تنوع مندلی:در حالت طبیعی اغلبموتاسیونهای ژنی ایجاد گیاهان ضعیف می‌کند که در اثر تنازع بقا از بین می‌روند. امادر برخی موارد موجب ایجاد سازش بیشتر با محیط می‌شوند و از این نظر مورد توجه اصلاحکنندگان قرار می‌گیرند و در اثر متراکم شدن چندینموتاسیون ژنی مفید، یک گیاه اهلی ایجادمی‌شود. که این گیاه اهلی در اثر انتخاب طبیعی یا مصنوعی تکثیر پیدا کرده و جایگونه‌های ضعیف قبلی را می‌گیرد.
2. هیبریداسیون بین گونه‌ای:وقتیگونه‌ها از نظرتاکسونومی (رده بندی) بهم نزدیک باشند، ممکن است تلاقی آنها ایجاد فرمهای باارزشی از نظرکشاورزی را بنمایند. و اگر این تلاقی بین گونه‌های دور از هم اتفاق افتد به ایناینتروگرسیون گویند که در اکثر مواقع ، گونه تازه ایجاد شده عقیم است یا در نسلهایبعدی گیاهانی بدست می‌آیند که از هر دو گونه پدر و مادری ضعیف‌تر می‌باشند به خاطرهمین تکثیر اینها باروشهایغیر جنسی صورت می‌گیرد.
3. اتو پلوئیدی:افزایش تعداددسته‌هایکروموزومی را در یک گونه ، اتو پلوئیدی گویند. این گیاهان دارای سه یا چندینسری کروموزومند و وقتی با گیاهاندیپلوئید مقایسه می‌شوند دارای سلولهای بزرگتر با هسته‌های درشت می‌باشند. اما اینها درصورتی که تریپلوئید باشند دارای درجه تلقیح کمتری هستند و اصولا بذر تولید نمی‌کنندکه در این صورت تکثیر اینها به واسطه پارتنوکارپی (بکرزایی) صورت می‌گیرد.
4. آلو پلوئیدی:زمانی که دو گونه باژنومهای مختلف باهم تلاقی پیدا کنند، و بعد تعداد کروموزومها در فرزندان آنها ، دوبرابر شود الو پلوئیدی انجام شده است. معمولا هیبرید بین دو گونه با ژنومهای مختلفعقیم است، اما وقتی تعداد کروموزومها دو برابر شود، گیاه زایا می‌شود.

موارد موثر بر اصلاح نباتات

انتخاب

از تلاقیگونه‌هایمختلف با ژنومهای مختلف ، نتاج (فرزندان) مختلفی ایجاد می‌شود. نتاجی که دارایسازش بیشتری با محیط زیست هستند توسطانتخاب طبیعینگهداری و سایر نتاج به مرورزمان از بین می‌روند. به انتخابی که به واسطه انسان ، صورت می‌گیرد انتخاب مصنوعیگفته می‌شود. در برخی موارد انتخاب مصنوعی و طبیعی هم جهت باهم صورت می‌گیرد. ولیگاها دارای جهتهای مختلفی می‌باشند. زمان تاثیرگذاری به انتخاب مصنوعی کمتر است چراکه در کنترل انسان می‌باشد. مهمترین وظیفه اصلاح کننده در این مرحله عبارتست ازاینکه از بین گیاهان مختلف حاصله تشخیص دهد که کدام گیاه مفیدتر بوده و بایدنگهداری شود.

رانده شدن ژنتیکی

منظور ازرانده شدن ژنتیکی، کم و زیاد شدن تصادفیوفور نسبیژنها در گیاهان می‌باشد که تغییر وفور نسبی ژنها بستگی به طرز انتخاب زارعین و حجمجامعهگیاهی دارد. اگر جامعه گیاهی کوچک باشد، و فقط چند بوته از یک سال برای سال بعد، بذرگیری شود در این حالت بعضی از ژنها از نسلی به نسل بعد انتقال نمی‌یابد و بهموازات این ، جامعه گیاهی دیگری ، فرصت گسترش ژنهای خود را می‌یابد. در رانده شدنژنتیکی ، انتخاب طبیعی یا مصنوعی دخالتی ندارد و فقط تصادف و شانس است که وفور نسبیژنها را تغییر می‌دهد.

کاربردهای اصلاح نباتات

1. افزایش عملکرد محصولات:انقلاب سبز ،به مسئولیت آقاینورمن بورگاف، در اواسط قرن بیستم ، این نتیجه را داد کهاگر کشت ، داشت و برداشت ، با تکنیکهای مدرن کشاورزی همراه باشد، بازدهی واریته‌هایاصلاح شده به حداکثر می‌رسد.
2. مقاومت به امراض و آفات گیاهی:متاسفانه همراه با وسعت دادن به نژادهای جدید نباتات ، امراض جدید نیز ایجادمی‌گردد و بنابراین مقاومت دائمی امکان پذیر نمی‌باشد و بایستی مداوما اصلاح برایمقاومت در برابر امراض وآفات گیاهیصورت پذیرد.
3. وسعت دامنه کشت:برخی از واریته‌هایگیاهی را در مناطق با شرایط اقلیمی خاص می‌توان کاشت با تغییر برخی از صفات گیاهان، می توان آنها را در محیط متفاوت هم کشت داد.
4. تغییر کیفیت محصولات گیاهی:با گذشتزمان و صنعتی شدن جوامع انسانی ، توقعات افراد بشر تغییر می‌کند بنابراین بایداستاندارد محصولات کشاورزی را متناسب با ذائقه افراد تغییر داد. امروزه اصلاحکنندگان توجه زیادی به کیفیت محصول می‌نمایند چون نه تنها باید عملکرد واریته جدیدنسبت به واریته‌های قدیمی زیادتر باشد بلکه کیفیت محصول از نظر چیدن ، حمل و نقل واستفاده درصنایع غذاییهم متناسب باشد.
5. ماشینی نمودن برداشت نباتات:در برخیاز نباتات مثلذرت خوشه‌ایوگندم ، رشد بیش از حدساقه و خوابیدگی بوته‌ها ، افت قابل توجهی را در برداشت ماشینی ایجاد کرده است. برای رفعاین مشکل اصلاح کنندگان ، به تولید واریته‌های پا کوتاه پرداختند و واریته‌هایمناسب برداشت ماشینی را تولید کردند.
6. واریته‌های هیبرید:یکی از مهمترینعوامل افزایش محصول استفاده ازپدیدههتروزیس می‌باشد که در واریته‌های هیبرید ظاهر می‌گردد. چرا که در این روش ،سعی در تجمع دو صفت مختلف از نظر ژنتیکی و ایجاد یک صفت مناسب می‌باشد و این بدستنمی‌آید دیگر با انجام آزمایشات مکرر هیبریداسیون.

ژنتیک و سرطان

سرطان (Cancer) رشد خطرناک بافت بدن بوسیله تقسیم سریع سلولهای بدن است. سرطاناساسا یک بیماری ژنتیکی است.

اطلاعات اولیه

سلولهای سرطانی به دو صورت وجود دارند: اول نوعی که به آنحالتپیشروندهگویند و آن عبارت از استعداد سرایت و تخریب بافتهای مجاوراست، بطور مثال سلولهای سرطانی شکم ممکن است فقط تا مثانه پیشرفت نمایند. حالت دوم، سلولهای سرطانی که باعث ایجاد حالت ثانویه در قسمتهای مختلف بدن می‌شوند. سلولهایسرطانی از یاخته‌های رشد یافته قبلی بوجود آمده و بوسیله جریان خون به سایر اعضا وجوارح برده می‌شوند و در آنجا مجددا شروع به تقسیم نموده و ایجاد توده‌های غده‌ایشکل می‌نمایند. سرطان نزد کودکان و اشخاص بالای 40 سال ، بیشتر از سایر گروههای سنیدیده می‌شود.

سرطان یکی از شایع‌ترین و شدیدترین بیماریهای مشاهده شده در طببالینی است. آمار نشان می‌دهد که سرطان به نوعی بیش از 3/1 جمعیت را گرفتار می‌کند،مسئول بیش از 20 درصد تمام موارد مرگ و میر است و در کشورهای پیشرفته مسئول بیش از 10 درصد کل هزینه مراقبتهای پزشکی می‌باشد. سرطان در صورت عدم درمان ، همواره کشندهاست. تشخیص و درمان زودرس اهمیت حیاتی دارد و شناسایی افراد در معرض افزایش خطرسرطان پیش از ابتلا به آن ، یکی از اهداف مهم تحقیقات سرطان است.

زیست شناسی سرطان

سرطان یک بیماری منفرد نیست، بلکه نامی است که برایتوصیف اشکال بیماری‌زایی نئوپلازی بکار می‌رود. نئوپلازی نوعی روند بیماری است کهبا تزاید کنترل نشده سلولی منجر شونده به یک توده یاتومور ، مشخص می‌شود. به هر حال برای اینکه تومور (نئوپلاسم) را سرطان محسوب کنیم، بایدبدخیمهم باشد، یعنی رشد آن دیگر کنترل شده نبوده و تومور قادر به تهاجم بهبافتهای مجاور یا گسترش به نواحی دورتر یا هر دو می‌باشد.

اشکال سرطان

• سارکومها (Sarcomas)، که در آنها توموراز یک بافت مزانشیمی ماننداستخوان ،ماهیچه یابافتهمبند بوجود آمده است.
• کارسینومها (Carcinomas)، که از بافتپوششی مانند سلولهای مفروش کنندهروده‌ها ،نایژه‌هاو یا مجاری غدد پستانی ایجادمی‌شود.
• بدخیمیهای خونی و لنفاویمانندلوکمیهاولنفوم‌هاکه در سرتاسرمغزاستخوان ،دستگاهلنفاوی و خون محیطی گسترش می‌یابند. در داخل هر یک از گروههای اصلی ، تومورهارا برحسب مکان ، نوع بافتی ، تظاهر بافت شناختی و درجه بدخیمی طبقه بندیمی‌کنند.
  
  نئوپلازی که نوعی تجمع غیر طبیعی سلولهاست، به علت عدم تعادل بینتزاید و فرسایش سلولی ایجاد می‌شود. سلولها با گذر از چرخه سلولی و انجاممیتوز افزایش می‌یابند، در حالی که فرسایش به علت مرگ برنامه ریزی شده سلولی ، از طریقنوعی روند طبیعی قطعه قطعه شدن DNA و خود کشی سلولی که به آنآپوپتوزاطلاق می‌‌شود، سلولها را از یکبافت خارج می‌کند.

اساس ژنتیکی سرطان

• صرف نظر از اینکه آیا سرطان به صورت تک گیر در یک فرد ، یا بطور مکرر در بسیاریاز افراد در داخل خانواده‌ها به صورت یک صفت ارثی رخ می‌دهد، سرطان نوعی بیماریژنتیکی است.
• انواع مختلفژنها را در آغاز روند سرطان ، دخیل دانسته‌اند، اینها شامل ژنهای رمز گردانی کنندهپروتئینهادر مسیرهای پیام‌دهی برای تزایدسلولی ، اجزای اسکلت سلولی دخیل در حفظ مهار تماسی ، تنظیم کننده‌های چرخه میتوزی ،اجزای ماشین مرگ سلولی برنامه ریزی شده و پروتئینهای مسئول تشخیص و ترمیمجهشهامی‌باشند.
• انواع مختلف جهشها مسئول ایجاد سرطان هستند، اینها شامل جهشهایی مانند مواردزیر می‌باشند: جهشهای کسب فعالیت و فعال کننده یکآللاز یکپروتوانکوژن، از دست دادن دو آلل یا جهشمنفی غالب یک آلل از یک ژن سرکوب‌گر تومور ، جابجایی کروموزومی که باعث بروز نادرستژنهای رمز گردانی کننده پروتئینهایی که خواص عملکردی جدیدی بدست آورده‌اند،می‌شوند.
• پس از شروع ، سرطان ، از طریق جمع‌آوری صدمه ژنتیکی اضافی به واسطه جهش یا برشو چسباندن اپی ژنتیک ژنهایی که ماشین سلولی رمز گردانی کننده DNA صدمه دیده راترمیم و حالت طبیعی ژنتیک سلولی را حفظ می‌کنند، تکامل می‌یابد.

سرطان در خانواده‌ها

بسیاری از اشکال سرطان ، میزان بروز بالاتری دربستگان بیماران نسبت به جمعیت عمومی دارند. بارزترین این اشکال خانوادگی سرطان حدود 50 اختلال مندلیاست که در آنها خطر سرطانبسیار زیاد است، مانندسرطان معده،سرطان پوستوسرطان خون. در برخی سرطانها ، جهشهایی در یکژن منفرد می‌تواند عامل دخیل غالب در ایجاد بیماری باشد. در برخی خانواده‌ها ، حتیدر غیاب نوعی طرح توارث مندلی آشکار سرطان ، خطر این بیماری بیشتر از حد متوسط است. به عنوان مثال افزایش بروز سرطان در محدوده 2 تا 3 برابر در بستگان درجه اولبیماران مشاهده شده است و این امر چنین مطرح می‌کند که بسیاری از سرطانها ، صفاتپیچیده ناشی از عوامل ژنتیکی و نیز محیطی می‌باشند.

انکوژنها

انکوژن ، نوعی ژن جهش یافته است که عملکرد یا بروز تغییر یافتهآن موجب تحریک غیر طبیعی تقسیم و تزاید سلولی می‌شود. جهش فعال کننده می‌تواند درخود انکوژن ، در عناصر تنظیم کننده آن یا حتی در تعداد نسخه‌های ژنومی آن باشد و بهعملکرد تنظیم نشده یا بروز مفرط فرآورده انکوژنی بینجامد. انکوژنها اثری غالب درسطح سلولی دارند، یعنی وقتی یک آلل جهش یافته منفرد فعال شود یا بروز مفرط پیداکند، برای تغییر دادنفنوتیپ سلولاز طبیعی به بدخیم ، کافی است.

ژنهای سرکوب‌گر تومور

در حالی که پروتئین‌های رمز گردانی شده توسطانکوژنها ، سرطان را عموما از طریق جهشهای کسب عملکرد یا بروز افزایش یافته یانامناسب یک آلل از ژن پیش می‌برند، ژنهای بسیار دیگری وجود دارند که جهش در آنها ازطریق مکانیزم متفاوتی ، یعنی از دست رفتن عملکرد هر دو آلل ژن ، در ایجاد بدخیمینقش دارد. به این ژنها ،ژنهای سرکوب‌گر تومورگفته می‌شود. از آنجا که اینژنها و فرآورده‌های آنها طبیعت حفاظت کنندگی در برابر سرطان دارند، امید بر آن استکه درک آنها سرانجام به بهتر شدن شیوه‌های درمان ضد سرطان منجر شود.

تغییرات سیتوژنتیکی سرطان

تغییرات سیتوژنتیکی مانندتغییر در تعداد کروموزومهایاساختمان کروموزوم‌ها) شاه علامتهای سرطانهستند، به ویژه در مراحل دیررس‌تر و بدخیم‌تر یا مهاجم‌تر تکامل تومور. این تغییراتژنتیکی ، مطرح کننده آن هستند که از عناصر مهم پیشرفت سرطان ، نقایصی در ژنهای دخیلدر حفظ انسجام و پایداری کروموزمی و تخمین جور شدن صحیح میتوزی است.

ازکانونهای تمرکز تحقیقات سرطان ، روی تعریف سیتوژنتیکی و مولکولی این اختلالات استکه بسیاری از آنها را مرتبط با پروتوانکوژنها یا ژنهای سرکوب‌گر تومور می‌دانند واحتمالا تقویت بروز پروتوانکوژنها را مقدور می‌سازند یا نمایانگر از دست رفتنآللهای ژن سرکوب‌گر تومور می‌باشند.

پرتوها

پرتوهای یونیزه کننده ، خطر سرطان را افزایش می‌دهند. داده‌هایمربوط به افراد زنده مانده از بمبهای اتمی هیروشیما و ناکازاکی و سایر جمعیتهایبرخورد داشته با پرتوها ، دوره نهان طولانی را نشان می‌دهند که در موردلوکمیدر محدوده 5 سال است، اما برای برخی تومورهاتا 40 سال می‌رسد. این خطر وابسته به سن است و بیشترین میزان آن برای کودکان زیر 10سال و افراد مسن می‌باشد.

پرتوتابی برای افراد دچار نقایص ذاتی ترمیم DNA بهمراتب صدمه زننده‌تر از جمعیت عمومی است. هر فردی در معرض درجاتی از پرتوهای یونیزهکننده ناشی از پرتوتابی زمینه‌ای ، برخورد طبی و انرژی هسته‌ای می‌باشد. متاسفانهنقاط ابهام زیادی در مورد وسعت آثار پرتوها ، خصوصا پرتوتابی در سطح کم ، بر خطرسرطانها وجود دارد.

سرطان‌زاهای شیمیایی

امروزه نگرانی در مورد بسیاری از سرطان‌زاهای شیمیاییخصوصا توتون ، اجزای رژیم غذایی ، سرطان‌زاهای صنعتی و فضولات سمی وجود دارد. اثباتخطر برخورد اغلب دشوار است، اما سطح نگرانی در حدی می‌باشد که تمام پزشکان بایددانش کاری از این موضوع داشته باشند و بتوانند بین واقعیات اثبات شده و موضوعاتمورد شک و بحث افتراق قائل شوند.

یک موضو ع مهم که در آن عوامل محیطی وژنتیکی می‌توانند تعامل کنند تا آثار سرطان‌زای مواد شیمیایی را تقویت یا مسدودکنند، در ژنهای رمز گردانی کننده آنزیم‌هایی است که داروهای برونزاد و مواد شیمیاییرا متابولیزه می‌کنند. گروهی از آنزیم‌های متابولیزه کننده داروها که توسط خانوادهژنهای سیتوکروم P450 رمز گردانی می‌شوند، مسئول سم زدایی مواد شیمیایی خارجی هستند. یکی از این آنزیم‌ها ،آنزیم آریل هیدروکربن هیدروکسیلاز (AHH) ،پروتئینی قابل القا است که در متابولیزم هیدروکربنهای چند حلقه‌ای مانند آنهایی کهدر دود سیگار یافت می‌شوند، دخالت دارد.

AHH ، هیدروکربن را به شکل اپوکسیدیتبدیل می‌کند که راحت‌تر از بدن دفع می‌شود، اما سرطان‌زا نیز می‌باشد. میزانمتابولیزم هیدروکربن بطور ژنتیکی کنترل می‌شود و در جمعیت سالم ، تنوع چند شکل نشانمی‌دهد. افراد حامل آللی با قابلیت القای زیاد ، خصوصا افراد سیگاری ، ظاهرا درمعرض خطر افزایش یافتهسرطان ریهمی‌باشند.

آینده بحث

سرطان نوعیاختلال ژنتیکیاست که در آن ، کنترل تزایدسلولی از دست رفته است. مکانیزم پایه در تمام سرطانها ، جهش در رده زاینده یا بطوربه مراتب ناشایع‌تر ، در سلولهای پیکری می‌باشد. در مورد روندهای ژنتیکی ایجادسرطان و عوامل محیطی که DNA را تغییر می‌دهند و لذا به بدخیمی منجر می‌شوند، مطالبناشناخته زیادی وجود دارد.

محتمل است که بینش جدید به نقش بنیادی تغییرات DNA در ایجاد سرطان ، در آینده نزدیک ، به ایجاد روشهای بهتر و اختصاصی‌تر تشخیصزود هنگام ، پیشگیری و درمان بیماریهای بدخیم منجر شود.