مطالعة ژنتيك بر دو بيماري پاركينسون و گلوكوم ميان ايرانيان و شناخت ژن مربوط به هر كدام با به كار گيري ريزآرايه ها

بيماري هاي پاركينسون و گلوكوم جزء بيماري هاي پيچيده محسوب مي شوند زيرا بيش از يك ژن در بروز آنها دخالت دارند. بيماري گلوكوم معمولا به عنوان يك بيماري چشمي دسته بندي مي شود، اما در واقع از علت نهايي عوارض آن (optic nerve) شايع ترين بيماري هاي دستگاه عصبي است زيرا آسيب به عصب بينايي است. حدودا 65 ميليون فرد در دنيا به گلوكوم مبتلااند و اين بيماري عامل 15 % از نابينايي ها در دنيا مي باشد. 1 ميليارد دلار در ارتباط با / كوري ناشي از گلوكوم برگشت ناپذير است. در كشور ايالات متحده، ساليانه حدود 5 گلوكوم را به عنوان يك بيماري اجتماعي معرفي كرده (WHO) گلوكوم هزينه مي شود. سازمان بهداشت جهاني كه برآن بيشتر تأكيد داشته ام (primary congenital glaucoma; PCG) است . شيوع نوع مادرزادي گلوكوم در خاورميانه حدودا چهار برابر كشورهاي غربي است. بيماري پاركينسون يك بيماري زوال دستگاه عصبي است كه پس از آلزايمر مرتبه دوم را از لحاظ شيوع ميان بيماري هاي دستگاه عصبي دارد. از آنجا كه طول عمر متوسط در جهان به علت بهبود بهداشت و امكانات زندگي رو به افزايش است، اثر اجتماعي و اقتصادي پاركينسون مهم ارزيابي مي شود. براي مطالعه ژنتيك گلوكوم و پاركينسون ميان ايرانيان، ابتدا بيماران مدنظر با كمك پزشكان متخصص معرفي شدند. حدودا 200 بيمار مبتلا به گلوكوم و 200 بيمار مبتلا به پاركينسون شناسايي شدند. حدود سه چهارم از بيماران گلوكوم به نوع مادرزادي مبتلا بودند. علاوه بر بيماران، حدود 800 فرد سالم با سن بيش از 60 سال نيز شناسايي شده اند. براي گلوكوم مادرزادي قبلا معرفي شده بود كه تنها ژن مربوط به يكي از اينها (locus) سه جايگاه ژني اين ژن عامل بيماري گلوكوم مادرزادي ميان 20 % تا 100 % از بيماران در .CYP1B شناخته شده بود، يعني ژن 1 از راه توالي يابي مستقيم PCG جوامع مختلف است. ابتدا اين ژن را در ميان حدودا 100 ايراني نامنسوب مبتلا به غربال گري كرديم و يافتيم كه علت بيماري در حدود 70 % از بيماران ايراني، جهش در (DNA sequencing) همين ژن است. علاوه بر اين، درمطالعه جمعيت شناسي منشأ جغرافيايي جهش ها با معرفي هاپلوتيپ هاي وابسته به آنها را شناسايي كرديم. اين نتايج بيشترين اهميت را براي خود ايرانيان داشت و تا حد زيادي راه گشا براي در بيماران ايراني، نكات جالب اينها بودند: اغلب CYP1B كارهاي بعدي بود. علاوه بر ارزيابي فراواني جهش هاي 1 ايراني در شمال غرب ايران ساكن هستند؛ نسبت دو جنس ميان بيماران بدون جهش در PCG بيماران خواهر يا برادري دارند PCG در سطح معني دار(از لحاظ آماري) متفاوت است؛ بسياري از بيماران CYP1B1 و گلوكوم بزرگسالي عموما PCG مبتلا به نوعي از گلوكوم كه در جواني يا بزرگسالي بروز مي كند ( حال آنكه منشأ متفاوت محسوب مي شد). در ادامه كار قدم به مطالعه ژنتيك گلوكوم در افرادي كه در جواني مبتلا شده بودند، برداشتيم . تعدادي يافته جالب مشاهده شد، كه مهمترين آنها براي ما درصد نسبتا بالاي بيماران جوان (سن متوسط ابتلا 25 سال) و بوده است. اين يافته پيشنهاد داد كه CYP1B حتي بزرگسال كه علت بيماري در آنها جهش در همان ژن 1 اتيولوژي بيماري گلوكوم مادرزادي و غيرمادرزادي در برخي موارد مشترك است. ميان ايرانيان پيدا شد كه CYP1B در دو مطالعه قبلي، انواع جهشهاي بيماريزا (حدودا 20 تا) در 1 سازگار با تنوع ژنتيك بالاي مورد انتظار (با توجه به سابقه تاريخي) ميان ايرانيان است. اما ديدم كه 4 جهش حدود %50 از ژنهاي جهش يافته را تشكيل مي دهند. براي جايگزين كردن روش توالي يابي، و مهمتر، براي راه اندازي روش ريزآرايه كه دستگاه لكه گذاري و دستگاه چيپ خواندن ( هر دو با امكانات محدود) تازه وارد ايران شده بود، روشي متكي به ريزآرايه براي شناخت چهارجهش شايع تدوين كرديم. اهميت جهاني اين دستاورد ممكن است محدود باشد، اما از بزرگترين افتخارات براي خود و دانشجويان پرتلاشم محسوب مي شود كه با تلاش شبانه روزي براي اولين بار امكان استفاده از اين فن آوري را در كشور مقدور ساختند. اتيولوژي مشترك بين برخي موارد گلوكوم مادرزادي و بزرگسالان يافته مهمي بود كه مي بايست با رويكرد ديگري كه سالها قبل مطالعه كرده بوديم و نيز خانواده هاي PCG نيز تأييد شود. به اين منظور برگشتيم به خانواده هاي جديدي را شناسايي كرديم. فرزنداني كه از لحاظ وضعيت چشم و ديد، ادعاي سالم بودن را داشته اند را از لحاظ را در آنها توالي يابي كرديم و يافتيم كه برخي حامل همان جهشي هستند كه CYP1B ژنتيك مطاله كرديم. ژن 1 قبلا در خواهر يا برادر مبتلا ديده شده بود. به ظاهر اين گواه بر نفوذ ناكامل اين جهش ها مي باشد؛ يعني انگار برخي مي توانند جهش را حمل كنند اما بيمار نشوند. تا جايي كه مقدور بود افراد ظاهرا سالم كه جهشها را داشته اند از سراسر ايران به تهران آورديم و از لحاظ باليني توسط متخصص چشم همكار مورد بررسي قرار داديم. ملاحظه شد كه اغلب اين افراد دچار مراحل اول گلوكوم بزرگسالي هستند و خود از اين وضعيت آگاه نبودند. بديهي است اين يافته علاوه بر رهنمودهايي در رابطه با اتيولوژي انواع گلوكوم، اهميت باليني و بهداشتي دارد. در آخر، آرزوي شخصي نهفته در پژوهشهاي مربوط به گلوكوم، شناخت ژن جديد بوده است. حدودا 20 مطرح مي شود) PCG كه به ندرت براي MYOC و در ژن ) CYP1B خانواده شناسايي شدند كه جهش در 1 نداشته اند. بررسي خيلي ابتدايي پيشنهاد داد كه علت بيماري در سه تا از خانواده ها، ممكن است ژني بر روي را SNP كروموزوم 14 باشد. بر آن شديم كه اين مطلب را با استفاده از ريزآرايه هايي كه حدود 300000 جايگاه پيوستگي بيماري با منطقه ، autozygosity mapping ارزيابي مي كنند ،پيگيري كنيم . با به كارگيري روش ژنهاي نامزد كه ممكن بود بيماري زا باشند انتخاب شدند و ،in silico اي روي كروموزوم 14 تأييد شد. با بررسي را در دو خانواده شناسايي LTBP جستجوي جهش در آنها با توالي يابي شروع شد. جهش بيماري زا در ژن 2 پيشنهاد مي دهد كه در LTBP كرديم و با روشهاي متداول بيماري زا بودن آنها را تأييد كرديم. اعمال پروتئين 2 امر كشش نقش دارد. ممكن است بر عبور مايع زلاليه اثر بگذارد و از اين طريق بر فشار داخل چشم و در نهايت بر سلامت عصب بينايي اثرگذار باشد. نقش آن در ارتباط با فشار اكسيداتيو نيز قابل تأمل است. براي پاركينسون، مسيري مشابه گلوكوم طي شد. پس از جمع آوري نمونه ها، اولين يافته مورد توجه ما 60 سال در بيشتر - پايين بودن سن متوسط بروز اولين علايم در بيماران ايراني (حدود 49 سال در مقايسه با 53 را كه (PARK8) LRRK جمعيت هاي ديگر مطالعه شده) و نسبت بالاي مرد به زن (حدود 3 به 1) بوده است. 2 تازه شناسايي شده بود، اولين ژني بود كه براي جهش در حدود 100 بيمار غربال گيري كرديم. تعداد كمي جهش را غربال گري كرديم. جهش در اين ژن اغلب در (PARK2) PARKIN در اين ژن شناسايي شد. سپس ژن بيماران زودرس پاركينسون گزارش شده است. ميان بيماران ما جهش در اين ژن در حدود 10 درصد از بيماران مشاهده شد. مورد قابل توجه در ارتباط با ژن پاركين گزارشاتي مبني بر وفور جهشهاي بزرگ حذفي است كه با روشهاي متداول غربال گري شناخته نمي شوند. دومين ژن بزرگ شناخته شده در ژنوم انسان است). تنها با راه اندازي روش مناسب PARKIN ( ژن براي شناسايي اين دسته از حذف ها، ما توانستيم به وجود اغلب جهشها ميان ايرانيان پي ببريم. طي مطالعه بر بيماران مبتلا به پاركينسون، دو خانواده توجه ما را جلب كرد زيرا هر كدام به دلايلي نامزد براي يافتن ژن جديد بودند. معلوم شد كه افراد مبتلا در يكي از خانواده ها جهش در ژن قبلا شناخته شده دارد . اما نتايج حاصل از مطالعه خانواده دوم بسي جالب تر بوده. اين خانواده بزرگي بود كه پزشكان (PLA2G6) معرفي كردند. تا به حال (PPS) Parkinsonian pyramidal syndrome متخصص يازده عضو آن را مبتلا به براي اين بيماري نورولوژيك، هيچ عامل ژنتيك مشخصي تعيين نشده بود. براي يافتن جايگاه ژن و يا خود ژن عامل انجام شد ( توجه: اين مطالعه قبل از مطالعه (linkage analysis) بروز اين بيماري، بررسي پيوستگي ژنتيكي براي گلوكوم انجام گرفت). پيوستگي ژنتيكي به طور سنتي به كمك ماركرهاي LTBP منتهي به يافتن ژن 2 انجام مي گيرد. اما كارايي اين ماركرها محدوديت هايي دارد و به تازگي مواردي از انجام اين نوع microsatellite SNP گزارش شده بود. در مطالعات اخير، از ريزآرايه هاي حاوي 10000 ماركر SNP مطالعه به كمك ماركرهاي را در مقايسه با ماركرهاي سنتي پيشنهاد مي كرد. با اين SNP استفاده شده بود. نتايج حاصل، برتري ماركرهاي حال، ژني با استفاده از اين نوع ماركرها يافت نشده بود و معلوم نبود كه آيا استفاده از تعداد ماركر بيشتر در يافتن براي نخستين بار اقدام به ،PPS ژنهاي بيماري زا مؤثر خواهد بود يا خير. از اين رو ما براي شناسايي ژن عامل كرديم. اين چيپ ها به تازگي و در همان سال SNP استفاده از چيپ هاي (ريزآرايه هاي) داراي 500000 ماركر در PPS به عنوان عامل FBOX در ژن 7 R378G وارد بازار شده بود. بررسي ما نخست موجب شناخت جهش خانواده ايراني شد. اين ژن در مسير يوبيكويتين براي تجزيه پروتئين ها نقش ايفا مي كند، كه اهميت اين مسير در فرايندهاي زوال دستگاه عصبي شناخته شده است. از سوي ديگر در اين مطالعه با كاستن سازمند تعداد ماركرها، مي ،SNP نشان داديم كه استفاده از ابزارهاي متداول سنتي و يا چيپ هاي حاوي تعداد كمتر از 100000 ماركر و ماركرهاي DNA توانست ما را از شناختن عامل بيماري بازدارد. از اين رو نتيجه گرفتيم كه استفاده از چيپ هاي زياد ابزاري قدرتمند براي شناسايي ژن هاي ايجاد كننده بيماري ها هستند. قابل ذكر است كه ژن SNP نام گذاري شده است. PARK اكنون به عنوان 15 FBXO7