الإكسوم

يتكون الإكسوم من جميع الإكسونات الموجودة في الجينوم ، وهي التسلسلات التي تبقى ضمن الحمض النووي الريبوزي الناضج بعد إزالة الإنترونات بواسطة عملية التضفير . ويشمل ذلك المناطق غير المترجمة من الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) والمناطق المشفرة . وقد أثبت تسلسل الإكسوم فعاليته في تحديد الأساس الجيني لأكثر من عشرين اضطرابًا وراثيًا مندليًا أو أحادي الجين . ^{[ 1 ]}

يتكون الإكسوم البشري من حوالي 233,785 إكسونًا ، حوالي 80% منها يقل طولها عن 200 زوج قاعدي ، وتشكل مجتمعةً حوالي 1.1% من الجينوم الكلي ، أو ما يقارب 30 ميغابايت من الحمض النووي . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} على الرغم من أنها تشكل جزءًا صغيرًا جدًا من الجينوم ، يُعتقد أن الطفرات في الإكسوم تحمل 85% من الطفرات التي لها تأثير كبير على الأمراض. ^{[ 5 ]}

يختلف الإكسوم عن الترانسكريبتوم ، الذي يُمثل جميع الحمض النووي الريبوزي (RNA) المُستنسخ داخل نوع الخلية. فبينما يظل الإكسوم ثابتًا بين أنواع الخلايا المختلفة، يتغير الترانسكريبتوم تبعًا لبنية ووظيفة الخلايا. ونتيجةً لذلك، لا يُترجم الإكسوم بأكمله إلى بروتين في كل خلية، إذ تُنسخ أنواع الخلايا المختلفة أجزاءً منه فقط، وتُترجم المناطق المشفرة من الإكسونات فقط إلى بروتينات.

يُتيح تسلسل الجيل التالي (NGS) التسلسل السريع لكميات كبيرة من الحمض النووي، مما يُحدث نقلة نوعية في دراسة علم الوراثة، ويُغني عن الطرق القديمة مثل تسلسل سانجر . وقد بدأت هذه التقنية بالانتشار في مجالي الرعاية الصحية والبحث العلمي، ليس فقط لكونها طريقة موثوقة لتحديد الاختلافات الجينية، بل أيضاً لكونها فعّالة من حيث التكلفة، وتُمكّن الباحثين من تسلسل الجينومات الكاملة في غضون أيام إلى أسابيع، مقارنةً بالطرق السابقة التي كانت تستغرق شهوراً. يشمل تسلسل الجيل التالي كلاً من تسلسل الإكسوم الكامل وتسلسل الجينوم الكامل . ^{[ 6 ]}

تشكل الطفرات النادرة التي تؤثر على وظيفة البروتينات الأساسية غالبية الأمراض الوراثية . إضافةً إلى ذلك، تقع الغالبية العظمى من الطفرات المسببة للأمراض في المواقع الوراثية ضمن المنطقة المشفرة. ^{[ 5 ]} بهدف إيجاد أفضل الطرق للكشف عن الطفرات الضارة وتشخيص المرضى بنجاح، يتطلع الباحثون إلى الإكسوم بحثًا عن أدلة تساعد في هذه العملية.

يُعدّ تسلسل الإكسوم الكامل تقنية حديثة ساهمت في اكتشاف العديد من الاضطرابات الوراثية، ورفعت من معدل تشخيص المرضى الذين يعانون من اضطرابات وراثية نادرة. وبشكل عام، مكّن تسلسل الإكسوم الكامل مقدمي الرعاية الصحية من تشخيص ما بين 30% و50% من المرضى الذين كان يُعتقد سابقًا أنهم مصابون باضطرابات مندلية نادرة. وقد أشارت الدراسات إلى أن لتسلسل الإكسوم الكامل في البيئات السريرية العديد من المزايا غير المستكشفة. فبالإضافة إلى قدرته على تعزيز فهمنا للأنماط الوراثية، فإنه يمتلك القدرة، في البيئات السريرية، على تغيير إدارة المرضى الذين يعانون من اضطرابات نادرة وغير معروفة سابقًا، مما يسمح للأطباء بتطوير تدخلات أكثر دقة وتخصيصًا. ^{[ 13 ]}

على سبيل المثال، متلازمة بارتر ، المعروفة أيضًا باسم اعتلال الكلى المُهدر للأملاح، هي مرض وراثي يصيب الكلى، ويتسم بانخفاض ضغط الدم، وانخفاض مستوى البوتاسيوم في الدم، وارتفاع حموضة الدم (القلاء) ، مما يؤدي إلى إرهاق العضلات ومستويات متفاوتة من الوفيات. ^{[ 14 ]} وهي مثال على الأمراض النادرة، إذ تصيب أقل من شخص واحد من بين كل مليون شخص، وقد استفاد مرضاها بشكل كبير من تسلسل الإكسوم الكامل. فبفضل هذه الطريقة، تم تشخيص المرضى الذين لم تظهر عليهم سابقًا الطفرات الكلاسيكية المرتبطة بمتلازمة بارتر رسميًا، وذلك بعد اكتشاف وجود طفرات خارج المواقع الجينية المستهدفة. ^{[ 5 ]} وبذلك تمكنوا من الحصول على علاج أكثر دقة وفعالية للمرض.

تركز معظم دراسات تسلسل الإكسوم في سياق تشخيص الأمراض على الأليلات المُشفِّرة للبروتينات التي تُسبب فقدان وظيفتها. ومع ذلك، أظهرت الأبحاث أن التطورات المستقبلية التي تسمح بدراسة المناطق غير المُشفِّرة، داخل الإكسوم وخارجه، قد تُسهم في تعزيز قدرات تشخيص الاضطرابات الوراثية النادرة. ^{[ 15 ]} الإكسوم هو جزء من الجينوم يتكون من الإكسونات ، وهي التسلسلات التي تبقى ضمن الحمض النووي الريبوزي الناضج بعد إزالة الإنترونات بواسطة عملية التضفير ، وتُساهم في تكوين البروتين النهائي الذي يُشفِّره ذلك الجين. يتكون الإكسوم من جميع الحمض النووي الذي يُنسخ إلى حمض نووي ريبوزي ناضج في خلايا أي نوع، وهو يختلف عن النسخ الجيني ، الذي يُمثل الحمض النووي الريبوزي الذي يُنسخ فقط في مجموعة خلايا مُحددة. يتكون الإكسوم في الجينوم البشري من حوالي 180,000 إكسون، أي ما يُعادل 1% من إجمالي الجينوم ، أو حوالي 30 ميغابايت من الحمض النووي . ^{[ 16 ]} على الرغم من أن الإكسوم يشكل جزءًا صغيرًا جدًا من الجينوم ، يُعتقد أن الطفرات فيه تحتوي على 85% من الطفرات التي لها تأثير كبير على الأمراض. ^{[ 17 ] [ 18 ]} وقد أثبت تسلسل الإكسوم أنه استراتيجية فعالة لتحديد الأساس الجيني لأكثر من عشرين اضطرابًا وراثيًا مندليًا أو أحادي الجين . ^{[ 19 ]}

• سلسلة الترميز
• تسلسل الإكسوم
• بنية الجين
• الحمض النووي غير المشفر
• الحمض النووي الريبي غير المشفر
• النسخ الجيني
• علم النسخ الجيني