يدرس علم الوراثة العصبية دور الوراثة في نمو الجهاز العصبي ووظيفته . وهو يعتبر الخصائص العصبية بمثابة أنماط ظاهرية (أي مظاهر، قابلة للقياس أو غير قابلة للقياس، للتركيب الجيني للفرد)، ويستند بشكل أساسي إلى ملاحظة أن الأجهزة العصبية للأفراد، حتى أولئك الذين ينتمون إلى النوع نفسه ، قد لا تكون متطابقة. وكما يوحي الاسم، فإنه يستمد جوانب من دراسات علم الأعصاب وعلم الوراثة، مع التركيز بشكل خاص على كيفية تأثير الشفرة الوراثية التي يحملها الكائن الحي على سماته الظاهرة . يمكن أن يكون للطفرات في هذا التسلسل الجيني مجموعة واسعة من التأثيرات على جودة حياة الفرد. وتُدرس الأمراض العصبية والسلوك والشخصية جميعها في سياق علم الوراثة العصبية. وقد ظهر مجال علم الوراثة العصبية في منتصف القرن العشرين وأواخره، مع تطورات تتبعت عن كثب التطورات التي طرأت على التكنولوجيا المتاحة. ويُعد علم الوراثة العصبية حاليًا محورًا للعديد من الأبحاث التي تستخدم أحدث التقنيات.
تاريخ
نشأ مجال علم الوراثة العصبية نتيجةً للتقدم المحرز في البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة، والرغبة في فهم العلاقة بين الجينات والسلوك والدماغ والاضطرابات والأمراض العصبية. بدأ هذا المجال بالتوسع في ستينيات القرن العشرين من خلال أبحاث سيمور بنزر ، الذي يعتبره البعض أب علم الوراثة العصبية. [ 1 ]
سيمور بنزر في مكتبه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عام 1974 مع نموذج كبير لذبابة الفاكهة
ساهم عمله الرائد مع ذبابة الفاكهة في توضيح العلاقة بين الإيقاعات اليومية والجينات، مما أدى إلى مزيد من الأبحاث حول سمات سلوكية أخرى. كما بدأ بإجراء أبحاث حول التنكس العصبي في ذباب الفاكهة في محاولة لاكتشاف طرق لكبح الأمراض العصبية لدى البشر. وقد ساهمت العديد من التقنيات التي استخدمها والاستنتاجات التي توصل إليها في دفع هذا المجال إلى الأمام. [ 2 ]
Early analysis relied on statistical interpretation through processes such as LOD (logarithm of odds) scores of pedigrees and other observational methods such as affected sib-pairs, which looks at phenotype and IBD (identity by descent) configuration. Many of the disorders studied early on including Alzheimer's, Huntington's and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are still at the center of much research to this day.[3] By the late 1980s new advances in genetics such as recombinant DNA technology and reverse genetics allowed for the broader use of DNA polymorphisms to test for linkage between DNA and gene defects. This process is referred to sometimes as linkage analysis.[4][5] By the 1990s ever advancing technology had made genetic analysis more feasible and available. This decade saw a marked increase in identifying the specific role genes played in relation to neurological disorders. Advancements were made in but not limited to: Fragile X syndrome, Alzheimer's, Parkinson's, epilepsy and ALS.[6]
Neurological disorders
While the genetic basis of simple diseases and disorders has been accurately pinpointed, the genetics behind more complex, neurological disorders is still a source of ongoing research. New developments such as the genome wide association studies (GWAS) have brought vast new resources within grasp. With this new information genetic variability within the human population and possibly linked diseases can be more readily discerned.[7] Neurodegenerative diseases are a more common subset of neurological disorders, with examples being Alzheimer's disease and Parkinson's disease. Currently no viable treatments exist that actually reverse the progression of neurodegenerative diseases; however, neurogenetics is emerging as one field that might yield a causative connection. The discovery of linkages could then lead to therapeutic drugs, which could reverse brain degeneration.[8]
Types of Neurogenic disorders: There are many genes linked in different Neurogenetic conditions that are involved in inheritance patterns and biological mechanisms. These disorders can range from single gene conditions through inheritance to multi-gene conditions influenced by environmental factors.
Major Categories:
الاضطرابات العصبية أحادية الجين - هي طفرات في جين واحد وتتبع أنماط الوراثة المندلية بشكل وثيق، مثل الوراثة السائدة، والوراثة المتنحية، والوراثة المرتبطة بالكروموسوم X. وتُعد هذه الاضطرابات أكثر قابلية للتنبؤ بالتشخيص أو الوراثة. [ 9 ]
عندما يتعطل جين مناعي واحد، قد يسمح ذلك لبكتيريا التهاب السحايا بالانتشار في جميع أنحاء الجسم. فعندما لا يعمل جين واحد في الجهاز المناعي بشكل صحيح، يعجز الجسم عن مكافحة المكورات السحائية بشكل كامل، مما يسمح للبكتيريا بالانتقال إلى مجرى الدم والدماغ، وإصابة الأنسجة المحيطة بالدماغ والحبل الشوكي. وبما أن السبب هو جين واحد، فإن هذا يُعد مثالاً على اضطراب عصبي أحادي الجين. [ 10 ]
الآلية: تتشكل الطفرات نتيجة فقدان أو اكتساب الوظيفة مما يؤدي إلى تغيير نشاط البروتين.
نمط الوراثة: يختلف نمط الوراثة باختلاف الحالة.
2. الاضطرابات العصبية متعددة الجينات - تنتج هذه الطفرات عن تفاعل العديد من الجينات معًا، وغالبًا ما يكون لها تأثير بيئي. وهي غير قابلة للتنبؤ ولا تتبع نمطًا مندليًا واضحًا.
أمثلة على الاضطرابات ذات المخاطر متعددة الجينات:
يحتوي مرض الزهايمر على نسخة واحدة أو نسختين من جين APOE ε4 ، [ 13 ] وهو أقوى عامل جيني في المرض، مما يزيد من احتمالية الإصابة به. كما يمكن لجينات أخرى، مثل TREM2 [ 13 ]، أن تزيد من خطر الإصابة. لا تُسبب الأليلات وحدها المرض بشكل مباشر، ولكن عند اجتماعها، تتفاعل تأثيراتها وتزيد من خطر الإصابة من خلال التأثير على وظائف الدماغ. وهي جينات متعددة، حيث يتشكل خطر الإصابة من خلال التأثير التراكمي أو التفاعلي لعدة جينات إلى جانب العوامل البيئية والوراثية اللاجينية. [ 13 ]
تُعدّ المقارنة بين البنية الجينية الأحادية والبنية الجينية المتعددة مهمة. في البنية الجينية الأحادية، يتسبب تغيير جيني قوي واحد في الإصابة بالمرض، بينما في البنية الجينية المتعددة، تتراكم العديد من التغييرات الجينية الصغيرة لتزيد من خطر الإصابة. على اليسار، يُظهر جين BRCA1 نمطًا جينيًا أحاديًا حيث تُساهم طفرة واحدة في ارتفاع احتمالية الإصابة بالمرض. على اليمين، تُظهر المخاطر الجينية المتعددة مئات التغييرات الطفيفة عبر الجينوم، مما يؤدي إلى تراكم الخطر تدريجيًا. مع أن المثال يُشير إلى سرطان الثدي، إلا أن الفكرة نفسها تنطبق على معظم الاضطرابات العصبية الوراثية، والتي عادةً ما تنشأ عن تغييرات جينية صغيرة.
الآليات: الجينات المُسببة للمرض، وكيف يؤثر عليها المحيط، والجينات الأخرى التي تُغير من تأثيراتها، ولماذا يُصاب بعض الأشخاص بالمرض بينما لا يُصاب به آخرون. [ 14 ] [ 15 ]
3. اضطرابات النمو العصبي - تظهر هذه الاضطرابات أثناء نمو الدماغ، وغالبًا ما يكون ذلك بسبب طفرات تؤثر على نمو الخلايا العصبية. [ 16 ]
مثال على اضطراب النمو العصبي:
MEC2 هو اضطراب وراثي يؤثر على الوظائف الحركية والمعرفية، وخاصة عند الفتيات. [ 16 ]
الآليات: تؤدي الطفرات إلى تعطيل تكوين الدماغ والخلايا العصبية والنمو والتواصل. [ 16 ]
نمط الوراثة: غالباً ما تكون وراثة متقطعة أو متعددة العوامل . [ 16 ]
4. اضطرابات الميتوكوندريا والأيض - يؤثر هذا النوع من الطفرات أو الاضطرابات على كيفية إنتاج الخلايا للطاقة. [ 17 ]
مثال على اضطراب الميتوكوندريا:
يُعدّ POLG طفرة جينية تؤدي إلى اعتلال الدماغ الميتوكوندري ، مثل العدوى أو السموم الموجودة في مجرى الدم. [ 17 ]
تُخزّن الميتوكوندريا الطاقة اللازمة للخلية. وعندما تتضرر، تعجز عن تزويد الخلية بالطاقة، مما قد يُسبب مشاكل. في الخلية السليمة، تُنتج الميتوكوندريا الطاقة اللازمة لاستمرار عمل إشارات الخلية، أما في الخلية المتضررة، فلا تستطيع الميتوكوندريا إنتاج طاقة كافية، فتعجز الخلية عن التواصل بفعالية، مما يؤدي في النهاية إلى تحللها.
الآلية: تؤدي الطفرة في الحمض النووي للميتوكوندريا أو الحمض النووي النووي إلى تعطيل إنتاج الطاقة. [ 17 ]
من أبرز نتائج الأبحاث المتواصلة في علم الوراثة العصبية زيادة معرفتنا بمواقع الجينات المرتبطة بالأمراض العصبية. يوضح الجدول أدناه عينة من مواقع جينية محددة ثبت دورها في أمراض عصبية مختارة بناءً على انتشارها في الولايات المتحدة . [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
لوغاريتم الاحتمالات (LOD) هو أسلوب إحصائي يُستخدم لتقدير احتمالية الارتباط الجيني بين الصفات. يُستخدم لوغاريتم الاحتمالات غالبًا بالتزامن مع خرائط النسب، وهي خرائط التركيب الجيني للعائلة، للحصول على تقديرات أكثر دقة. من أهم مزايا هذا الأسلوب قدرته على إعطاء نتائج موثوقة في كل من أحجام العينات الكبيرة والصغيرة، وهو ما يُعد ميزة بارزة في البحوث المخبرية. [ 25 ] [ 26 ]
يُعدّ تحديد مواقع الصفات الكمية (QTL) أسلوبًا إحصائيًا آخر يُستخدم لتحديد المواقع الكروموسومية لمجموعة من الجينات المسؤولة عن صفة معينة. من خلال تحديد علامات جينية محددة للجينات محل الاهتمام في سلالة متماثلة وراثيًا ، يُمكن تحديد مقدار التفاعل بين هذه الجينات وعلاقتها بالنمط الظاهري الملاحظ عبر تحليل إحصائي مُعقّد. في مختبر علم الوراثة العصبية، يُلاحظ النمط الظاهري للكائنات النموذجية من خلال تقييم مورفولوجيا أدمغتها عبر شرائح رقيقة. [ 27 ] يُمكن أيضًا إجراء تحديد مواقع الصفات الكمية في البشر، على الرغم من أن مورفولوجيا الدماغ تُفحص باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي النووي (MRI) بدلًا من شرائح الدماغ. يُمثّل البشر تحديًا أكبر لتحليل مواقع الصفات الكمية لأن المجموعة الجينية لا يُمكن التحكم بها بدقة كما هو الحال في المجموعة المتماثلة وراثيًا، مما قد يُؤدي إلى مصادر للخطأ الإحصائي. [ 28 ]
الحمض النووي المؤتلف
يُعدّ الحمض النووي المُعاد تركيبه أسلوبًا بحثيًا هامًا في العديد من المجالات، بما في ذلك علم الوراثة العصبية. يُستخدم هذا الأسلوب لإجراء تعديلات على جينوم الكائن الحي، مما يؤدي عادةً إلى زيادة أو نقصان التعبير عن جين مُحدد، أو التعبير عن شكل مُتحوّر منه. تُوفّر نتائج هذه التجارب معلومات حول دور هذا الجين في جسم الكائن الحي، وأهميته في البقاء والتكاثر. بعد ذلك، يتم فحص الكائنات المُضيفة باستخدام دواء سامّ يُقاومه الواسم الانتقائي. يُعدّ استخدام الحمض النووي المُعاد تركيبه مثالًا على علم الوراثة العكسي، حيث يُنشئ الباحثون نمطًا جينيًا مُتحوّرًا ويُحلّلون النمط الظاهري الناتج. في علم الوراثة الأمامي ، يتم أولًا تحديد كائن حي ذي نمط ظاهري مُحدد، ثم يتم تحليل نمطه الجيني. [ 29 ] [ 30 ]
البحوث على الحيوانات
ذبابة الفاكهةسمكة الزيبرا
تُعدّ الكائنات النموذجية أداةً بالغة الأهمية في العديد من مجالات البحث، بما في ذلك علم الوراثة العصبية. فمن خلال دراسة الكائنات ذات الأجهزة العصبية الأبسط والجينومات الأصغر، يستطيع العلماء فهم عملياتها البيولوجية بشكل أفضل وتطبيقها على كائنات أكثر تعقيدًا، كالإنسان. ونظرًا لسهولة صيانة جينوماتها ووضوحها العالي، تُعدّ الفئران وذبابة الفاكهة [ 31 ] والديدان الأسطوانية [ 32 ] من الكائنات النموذجية الشائعة جدًا. كما ازداد شيوع استخدام أسماك الزيبرا [ 33 ] وفئران البراري [ 34 ] ، لا سيما في الجوانب الاجتماعية والسلوكية لعلم الوراثة العصبية.
إضافةً إلى دراسة كيفية تأثير الطفرات الجينية على بنية الدماغ، يدرس باحثو علم الوراثة العصبية أيضًا تأثير هذه الطفرات على الإدراك والسلوك. إحدى طرق دراسة ذلك هي هندسة كائنات نموذجية عمدًا بطفرات في جينات معينة ذات أهمية. ثم تُدرَّب هذه الحيوانات تدريبًا كلاسيكيًا على أداء مهام محددة، مثل سحب رافعة للحصول على مكافأة. بعد ذلك، تُقارن سرعة تعلمها، واحتفاظها بالسلوك المكتسب، وعوامل أخرى، بنتائج الكائنات السليمة لتحديد نوع التأثير -إن وُجد- الذي أحدثته الطفرة على هذه العمليات المعرفية العليا. يمكن أن تساعد نتائج هذا البحث في تحديد الجينات التي قد تكون مرتبطة بحالات تتضمن قصورًا في الإدراك والتعلم. [ 35 ]
البحوث البشرية
تسعى العديد من المراكز البحثية إلى استقطاب متطوعين يعانون من حالات أو أمراض معينة للمشاركة في الدراسات. ورغم أهمية الكائنات النموذجية، إلا أنها لا تستطيع محاكاة تعقيد جسم الإنسان بشكل كامل، مما يجعل المتطوعين عنصرًا أساسيًا في تقدم البحث. فإلى جانب جمع بعض المعلومات الأساسية حول التاريخ الطبي ومدى الأعراض، تُؤخذ عينات من المشاركين، بما في ذلك الدم والسائل النخاعي الشوكي و/أو أنسجة العضلات. ثم تُجرى عملية التسلسل الجيني لهذه العينات، وتُضاف الجينومات إلى قواعد البيانات الحالية. وسيُمكّن نمو هذه القواعد الباحثين في نهاية المطاف من فهم الفروق الجينية الدقيقة لهذه الحالات بشكل أفضل، وتقريب العلاجات من الواقع. وتتنوع مجالات الاهتمام الحالية في هذا المجال، لتشمل الحفاظ على الإيقاعات اليومية ، وتطور الاضطرابات التنكسية العصبية، واستمرار الاضطرابات الدورية، وتأثيرات تحلل الميتوكوندريا على عملية الأيض. [ 36 ]
دراسات الارتباط على مستوى الجينوم
تُستخدم قواعد البيانات هذه في دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS). ومن أمثلة الأنماط الظاهرية التي تم فحصها في دراسات الارتباط على مستوى الجينوم العصبي البارزة ما يلي:
أتاحت التطورات في تقنيات البيولوجيا الجزيئية ومشروع الجينوم الشامل للأنواع إمكانية رسم خريطة جينوم الفرد بالكامل. لطالما كان تحديد ما إذا كانت العوامل الوراثية أم البيئية هي المسؤولة بشكل أساسي عن شخصية الفرد موضوع نقاش. [ 39 ] [ 40 ] بفضل التقدم المحرز في مجال علم الوراثة العصبية، بدأ الباحثون في معالجة هذا السؤال من خلال رسم خرائط الجينات وربطها بسمات شخصية مختلفة. [ 39 ] لا يوجد دليل يُذكر، إن وُجد، يشير إلى أن وجود جين واحد يدل على أن الفرد سيُظهر نمطًا سلوكيًا معينًا دون غيره؛ بل إن وجود جين معين قد يجعل الفرد أكثر استعدادًا لإظهار هذا النوع من السلوك. بدأ يتضح أن معظم السلوكيات المتأثرة وراثيًا تعود إلى تأثيرات العديد من المتغيرات داخل العديد من الجينات، بالإضافة إلى عوامل تنظيم عصبية أخرى مثل مستويات النواقل العصبية. نظراً لأن العديد من الخصائص السلوكية قد تم الحفاظ عليها عبر الأنواع لأجيال، فإن الباحثين قادرون على استخدام حيوانات مثل الفئران والجرذان، وكذلك ذباب الفاكهة والديدان وسمك الزيبرا، [ 31 ] [ 32 ] لمحاولة تحديد جينات محددة ترتبط بالسلوك ومحاولة مطابقتها مع الجينات البشرية. [ 41 ]
الحفاظ على الجينات بين الأنواع
صحيح أن التباين بين الأنواع قد يبدو واضحًا، إلا أنها في جوهرها تشترك في العديد من السمات السلوكية المتشابهة الضرورية للبقاء. تشمل هذه السمات التزاوج، والعدوانية، والبحث عن الطعام، والسلوك الاجتماعي، وأنماط النوم. وقد دفع هذا التشابه السلوكي بين الأنواع علماء الأحياء إلى افتراض أن هذه السمات قد يكون لها أسباب ومسارات جينية متشابهة، إن لم تكن متطابقة. كشفت الدراسات التي أُجريت على جينومات عدد كبير من الكائنات الحية أن العديد منها يمتلك جينات متماثلة ، مما يعني أن بعض المادة الوراثية قد حُفظت بين الأنواع. إذا كانت هذه الكائنات تشترك في سلف تطوري مشترك، فقد يشير ذلك إلى إمكانية وراثة جوانب من السلوك من الأجيال السابقة، مما يدعم فرضية الأسباب الجينية للسلوك، بدلًا من الأسباب البيئية. [ 40 ] يمكن تفسير الاختلافات في الشخصيات والسمات السلوكية التي تُلاحظ بين أفراد النوع الواحد باختلاف مستويات التعبير عن هذه الجينات والبروتينات المقابلة لها. [ 41 ]
عدوان
كما يجري البحث حول كيفية تسبب جينات الفرد في مستويات متفاوتة من العدوانية والتحكم في العدوانية. [ 42 ]
تُلاحظ مظاهر العدوانية الخارجية لدى معظم الحيوانات.
في جميع أنحاء المملكة الحيوانية، يمكن ملاحظة أنماط وأنواع ومستويات مختلفة من العدوانية، مما يدفع العلماء إلى الاعتقاد بوجود عامل وراثي ساهم في الحفاظ على هذه السمة السلوكية تحديدًا. [ 43 ] وبالنسبة لبعض الأنواع، فقد أظهرت مستويات العدوانية المختلفة ارتباطًا مباشرًا بمستوى أعلى من اللياقة الداروينية . [ 44 ]
تطوير
تدرج بروتين Shh وبروتين BMP في الأنبوب العصبي
أُجريت أبحاث كثيرة حول تأثير الجينات على تكوين الدماغ والجهاز العصبي المركزي. قد تكون روابط ويكيبيديا التالية مفيدة:
تساهم العديد من الجينات والبروتينات في تكوين وتطور الجهاز العصبي المركزي، ويمكن الاطلاع على الكثير منها في الروابط المذكورة سابقًا. ومن أهمها تلك التي تشفر بروتينات BMP ومثبطاتها وبروتين SHH . عند التعبير عنها خلال المراحل المبكرة من التطور، تكون بروتينات BMP مسؤولة عن تمايز خلايا البشرة من الأديم الظاهر البطني . أما مثبطات بروتينات BMP، مثل NOG و CHRD ، فتعزز تمايز خلايا الأديم الظاهر إلى نسيج عصبي محتمل على الجانب الظهري. في حال وجود خلل في تنظيم أي من هذه الجينات، فلن يحدث التكوين والتمايز بشكل سليم. كما تلعب بروتينات BMP دورًا بالغ الأهمية في عملية التشكيل التي تحدث بعد تكوين الأنبوب العصبي . ونظرًا للاستجابة المتدرجة لخلايا الأنبوب العصبي لإشارات BMP وShh، تتنافس هذه المسارات لتحديد مصير الخلايا العصبية الأولية. يحفز بروتين BMP التمايز الظهري للخلايا العصبية الأولية إلى خلايا عصبية حسية ، بينما يحفز بروتين Shh التمايز البطني إلى خلايا عصبية حركية . وهناك العديد من الجينات الأخرى التي تساعد في تحديد المصير العصبي والتطور السليم، بما في ذلك جينات RELN و SOX9 و WNT وجينات Notch و Delta المشفرة ، وجينات HOX ، وجينات مختلفة مشفرة للكادهيرين مثل CDH1 و CDH2 . [ 45 ]
أظهرت بعض الأبحاث الحديثة أن مستوى التعبير الجيني يتغير بشكل كبير في الدماغ خلال مراحل مختلفة من دورة الحياة. فعلى سبيل المثال، خلال التطور الجنيني، تكون كمية الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) في الدماغ (مؤشر على التعبير الجيني) مرتفعة للغاية، ثم تنخفض إلى مستوى أقل بكثير بعد الولادة بفترة وجيزة. والمرحلة الوحيدة الأخرى من دورة الحياة التي يكون فيها التعبير الجيني مرتفعًا بهذا الشكل هي خلال منتصف العمر إلى أواخره، أي بين سن الخمسين والسبعين. وبينما يمكن تفسير زيادة التعبير الجيني خلال فترة ما قبل الولادة بالنمو السريع وتكوين أنسجة الدماغ، فإن سبب ارتفاع التعبير الجيني في أواخر العمر لا يزال موضوعًا لبحوث مستمرة. [ 46 ]
علم التخلق الجيني وتنظيم الجينات
يُعدّ علم التخلق أداةً بالغة الأهمية في علم الوراثة العصبية، إذ يؤثر على كيفية التعبير الجيني دون تغيير تسلسل الحمض النووي الأساسي. وتُنظّم آلياتٌ مثل مثيلة الحمض النووي وتعديل الهيستونات نشاط الجينات، مما يُشكّل اللدونة المشبكية والتمايز العصبي، فضلًا عن تكوين الذاكرة. [ 47 ] وقد يُؤدي التعرّض للإجهاد أو السموم البيئية إلى تغييرات طويلة الأمد في أنماط التعبير الجيني، ويُسهم في الإصابة بالاكتئاب أو القلق. [ 48 ] وقد أظهرت الأبحاث إمكانية توريث التعديلات التخلقية للأبناء، مما يُبيّن كيف تُؤثّر بيئات الحياة المبكرة على نمو الدماغ عبر الأجيال. ويُقدّم فهم التنظيم التخلقي رؤى قيّمة حول كيفية تعاون الجينات والبيئة في تشكيل بنية الجهاز العصبي.
التفاعل بين الجينات والبيئة
تُعدّ التفاعلات بين الجينات والبيئة أساسيةً لتفسير سبب اختلاف النتائج السلوكية والعصبية لدى الأفراد الذين يحملون نفس التركيب الجيني. إذ يمكن أن تزيد المتغيرات الجينية من قابلية التأثر بعوامل الخطر البيئية والعوامل الوقائية التي تحدد مسار الأمراض النفسية. فالأفراد الذين يحملون متغيراً جينياً محدداً لجين ناقل السيروتونين يكونون أكثر عرضةً للاكتئاب والإجهاد المزمن. [ 49 ] وقد أظهرت الأبحاث على الحيوانات أن الاختلافات في رعاية الأم تؤثر على جينات الاستجابة للإجهاد من خلال تعديلات فوق جينية. [ 50 ] وتدعم الحقائق نظرية الاستعداد الوراثي وتفاعلها الديناميكي مع البيئة، مما يؤثر على نمو الدماغ بمرور الوقت. وتُظهر دراسات علم الوراثة السلوكية باستمرار أن البيئة والوراثة تُسهمان بالتساوي في إحداث التباين في الإدراك والعاطفة والأمراض النفسية. [ 51 ]
البحوث الحالية
علم الوراثة العصبية مجالٌ يتطور وينمو بوتيرة متسارعة. وتتسم مجالات البحث الحالية بتنوع كبير في محاورها. يتناول أحد هذه المجالات العمليات الجزيئية ووظائف بروتينات معينة، غالبًا بالتزامن مع إشارات الخلايا وإطلاق النواقل العصبية، ونمو الخلايا وإصلاحها، أو اللدونة العصبية. وتستمر مجالات البحث السلوكية والمعرفية في التوسع سعيًا لتحديد العوامل الوراثية المساهمة. ونتيجةً لتوسع مجال علم الوراثة العصبية، برز فهمٌ أفضل لاضطرابات وأنماط عصبية محددة، مع وجود ارتباط مباشر بينها وبين الطفرات الجينية . في الاضطرابات الشديدة كالصرع ، وتشوهات الدماغ، والإعاقة الذهنية ، تم تحديد جين واحد أو حالة مسببة في 60% من الحالات؛ ومع ذلك، كلما كانت الإعاقة الذهنية أخف، قلّت احتمالية تحديد سبب وراثي محدد. على سبيل المثال، يرتبط التوحد بجين متحور محدد في حوالي 15-20% من الحالات فقط، بينما لا تُعزى أبسط أشكال الإعاقة الذهنية وراثيًا إلا في أقل من 5% من الحالات. أسفرت الأبحاث في علم الوراثة العصبية عن نتائج واعدة، حيث رُبطت الطفرات في مواقع جينية محددة بأنماط ظاهرية ضارة وما ينتج عنها من اضطرابات. على سبيل المثال، تُسبب طفرة إزاحة الإطار أو طفرة خاطئة في جين DCX خللاً في هجرة الخلايا العصبية يُعرف باسم انعدام التلافيف الدماغية . مثال آخر هو جين ROBO3 ، حيث تُغير الطفرة طول المحور العصبي ، مما يؤثر سلبًا على الاتصالات العصبية. ويصاحب هذه الطفرة شلل النظرة الأفقية المصحوب بانحناء العمود الفقري التدريجي (HGPPS). [ 52 ] هذه مجرد أمثلة قليلة على ما حققته الأبحاث الحالية في مجال علم الوراثة العصبية. [ 53 ] لقد أحدثت التطورات في علم الوراثة العصبية نقلة نوعية في تشخيص وعلاج الاضطرابات العصبية والنفسية. وتُستخدم تقنيات الاختبارات الجينية والتشخيص الجزيئي الناشئة بشكل متزايد لتحديد آليات المرض، وتوجيه العلاج الشخصي، والتنبؤ بالاستجابة العلاجية. [ 54 ]
العلاج الجيني والتدخلات الجزيئية
تُعدّ علاجات إسكات الجينات واستبدالها من بين أكثر تطبيقات علم الوراثة العصبية الواعدة. وكان من أهم الإنجازات في علاج اضطرابات الخلايا العصبية الحركية الموافقة على دواء أوناسيموجين أبارفوفيك (زولجينسما) لعلاج ضمور العضلات الشوكي باستخدام نواقل الفيروسات الغدية المرتبطة (AAV). [ 55 ] وبالمثل، تعمل علاجات الأوليغونوكليوتيدات المضادة للجينات (ASO) مثل توفرسن ونوسينرسن عن طريق تعديل عملية ربط الحمض النووي الريبوزي (RNA) أو تقليل التعبير عن البروتينات السامة في الأمراض التنكسية العصبية. [ 56 ] [ 57 ]
الاعتبارات الأخلاقية
مع توسع مجال علم الوراثة العصبية ليشمل المجالات السلوكية والسريرية، تبرز تساؤلات حول الخصوصية والموافقة والتمييز والآثار العامة للتعديل الجيني. [ 58 ]
الإنصاف وإمكانية الوصول
حالياً، يُستمد جزء كبير من بيانات علم الوراثة العصبية من سكان ذوي أصول أوروبية، مما أدى إلى تفاوتات في دقة التنبؤ للاختبارات الجينية ونماذج المخاطر بين سكان العالم. [ 59 ] ونتيجة لذلك، يُعد توسيع نطاق التنوع البحثي وضمان تكافؤ فرص الحصول على العلاجات الجينية هدفاً أخلاقياً هاماً في هذا المجال. [ 60 ]
إن الطبيعة الوراثية للأمراض العصبية الوراثية تعني أن تشخيص المريض يؤثر أيضًا على عائلته، مما يثير تساؤلات أخلاقية هامة. تتطلب الأخلاقيات المهنية احترام استقلالية المريض : يجب أن تكون موافقته طوعية ومستنيرة . من الضروري الاعتماد على مبدأي الإحسان وعدم الإيذاء عند الكشف عن نتائج الفحوصات الجينية نظرًا لخطر المعاناة النفسية الشديدة (مثل مرض هنتنغتون). تكتسب هذه القضايا الأخلاقية أهمية خاصة عند إجراء الفحوصات الجينية في سياق الضعف (الإعاقة الذهنية) أو محدودية الاستقلالية (الكشف المبكر في الجنين أو الطفل، إلخ)، أو عند وجود خطر غير مؤكد (25%). [ 61 ]
يُفاقم الجانب العصبي والنفسي للأمراض الوراثية العصبية المخاوف الأخلاقية ، لأنه يؤثر بشكل مباشر على هوية الأفراد وصورتهم الذاتية واستقلاليتهم وقدرتهم على التمييز. ويؤدي ذلك إلى وصم اجتماعي أكبر وزيادة خطر التمييز . إضافةً إلى ذلك، يتعارض الكشف المبكر مع سرية المريض وواجب إبلاغ الأقارب المعرضين للخطر الوراثي. لذا، يُفضّل تأجيل هذا الفحص إلى سن البلوغ، إلا في حالة التدابير الوقائية. [ 62 ]
في مجال البحث العلمي، يتطلب استخدام تقنيات تعديل الجينات، مثل تقنية كريسبر-كاس9، يقظةً شديدة لتجنب المخاطر على الأجيال القادمة. في هذا السياق، توصي اللجنة الدولية متعددة التخصصات بالسماح بالتعديل التجريبي للجينوم الجسدي (غير الوراثي) أو الجينوم التناسلي فقط إذا اقتصر على منع انتقال مرض خطير. [ 63 ] وأخيرًا، يجب تقييم التطبيقات العلاجية الناشئة لعلم الوراثة العصبية، بما في ذلك العلاج الجيني ، في ضوء مبادئ الأخلاقيات الحيوية: الإحسان، وعدم الإيذاء، والاستقلالية، والعدالة. [ 64 ]
التوجهات المستقبلية
تستمر الأطر الأخلاقية لعلم الوراثة العصبية في دمج وجهات نظر من الأخلاقيات الحيوية، وعلم الأعصاب، والقانون، والسياسة العامة. [ 65 ] ولتحقيق التوازن بين الابتكار واحترام حقوق الإنسان مع تطور التقنيات الجينية، سيكون الحوار العام المستمر والرقابة الشفافة ضروريين. [ 66 ]
↑ فو واي إتش، بتاك إل (29 أكتوبر 2011). "مشاريع بحثية" . مختبرات فو وبتاشيك لعلم الوراثة العصبية . جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو. مؤرشف من الأصل في 20 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه في 2 نوفمبر 2011 .
↑ أولمان، دبليو آر؛ روبرتس، جيه إس (2018)، "قضايا أخلاقية في علم الوراثة العصبية"، علم الوراثة العصبية، الجزء الأول ، دليل علم الأعصاب السريري، المجلد 147، إلسيفير، الصفحات 23-36 ، doi : 10.1016/b978-0-444-63233-3.00003-8 ، ISBN978-0-444-63233-3، PMC 5896012 ، PMID 29325614