تقنية pcr تفاعل البوليميرز التتابعي (صور وفديو) ..!

هذه التقنية المخبرية العظيمة
والتي ظهرت في السنوات الأخيرة ..
وتحديداً قبل 27 سنة ..
حينما كان العالم الكيميائي

كاري مولس Kary Mullis
يقود سيارته ليلاً ..
خطرت بباله فكرة أن يفصل الحمض النووي DNA
ويصنع منه نسخ كثيرة ..
وفعلاً تحققت هذه الفكرة المبدعة ..
ليقلد في عام 1993 م جائزة نوبل في الكيمياء

،،،
ما هو PCR ؟
هو طريقة لنسخ قطع الحمض النووي DNA في المختبر
بحيث يقوم الجهاز برفع درجة الحرارة إلى 95 درجة مؤية
فينفصل الحمض النووي إلى جزئين ..
وبإضافة إنزيمات لكل جزء تساعد على إنتاج مئات النسخ من النسخة الأصلية
،،،
وهذه صور توضح خطوات عمل الجهاز :

،

،،،
استخدامات PCR :
1- يستخدم بشكل واسع لكل الأبحاث الخاصة بالـحمض النووي DNA .
2- له تطبيقات عدة فيما يخص الجينات والأمراض الوراثية .
3- يساعد في تشخيص بعض الأمراض والتي تسببها بكتيريا أو فيروسات .
4- ويستخدم في الإستنساخ وإنتاج خلايا أكثر
5- الكشف عن الفيروسات : وهذه الطريق هي الأدق في تحديد نوع وجنس الفيروس وكميته.
،،،

 

وهنا فيديو يوضح بأكثر التفاصيل ~

 

،،،

 

المصادر :

 

1

 

2

 

3

————————————————————-

تفاعل البوليمريز المتسلسل

تقوم فكرة تقنية ال PCR إلى القيام بتضخيم جزيئات قليلة من الحمض النووي DNA، بعد استخلاصه من خلايا أو سوائل الجسم وبالتالي الحصول على كميات كبيرة منه والتى تمكننا من إجراء التحليل عليه. يمكن اعتبار تقنية PCR ترجمة مبسطة لعملية انتساخ الحمض النووي DNA أثناء الانقسام الخلوي.ولكي يتم هذا الانتساخ، لا بد من توفر مواد معينة تساعد على ذلك:

1. البادئات Primers وهي عبارة عن نيوكلوتيدات قليلة Oligonucleotides18 – 20 أساس آزوتي قادرة على الارتباط مع الأسس الآزوتية للحمض النووي المراد تضخيمه، وذلك في منطقة ذات ترتيب مميز ونوعي غير متبدل للأسس الازوتية في الحمض النووي أو ما يعرف بمنطقة عالية الحفظ Highly Conserved Region .

2. كميات وافرة من النيوكليوزيدات ثلاثية الفوسفات منقوصة الأوكسجين
(dATP,dCTP,dGTP,dTTP)Deoxynuleoside triphosphates(dNTPs)

3. أنظيم البوليميراز Polymerase مقاوم للحرارة المرتفعة، وأهمها Taq Polymerase المستخلص من بكتيريا تعيش في الينابيع الحارةThermus aquaticus.

4. محاليل واقيه Buffers

5. شوا رد مناسبة، أهمها شاردة المغنيسيوم Mg+2 التي تعتبر عامل متمم Cofactor لأنظيم البوليمراز.

تتكون تقنية PCR من ثلاث مراحل في دورة واحدة:

- مرحلة التمسخ الحراري Thermal denaturation لجزيءDNA الهدف، أي فصل الطاق المزدوج ds-DNA إلى طاقين منفصلين ss-DNA. وتتم هذه المرحلة عند درجة حرارة 94 م .

- مرحلة تشفع البادئات Primers annealing، أي ارتباط كلا البادئتين مع الطاقين المنفصلين عند درجة حرارة 55م.

- تطاول البادئات المتشفعة Annealed primers extension بمساعدة أنظم البوليمراز وذلك بإضافة dNTPs ابتداء من البادئة وفي الاتجاه 3← 5، وتتم هذه المرحلة عند درجة حرارة 72 م.

تعاد هذه الدورة ذات الخطوات الثلاثة عدداً من المرات، مما يؤدي إلى زيادة جزيئات DNA بشكل أساسى.

ويعطى عامل التضخيم بالمعادلة التالية = n ( 1+E )x ،

حيث :~
n = الكمية البدئية للحمض النووي المقصود
E = فعالية التضخيم (Efficiency)
X = عدد دورات PCR

يمكن تطبيق تقنية PCR على الحمض النوويRNA بإجراء خطوه أولية وهي تكوين نسخة متممة من
ComplementaryDNA(cDNA)DNA
بواسطه انزيم الترنسكريتباز العكوسreverse transcriptase، ليخضعcDNA بعدها لمراحل التتضخيم السابقة.
وتعرف هذه التقنيةRT-PCR

يمكن الكشف عن منتجات التضخيم Amplicons بعدة طرق أهمها:

1. الرحلان الكهربائي على هلامة الآغاروز Agarose Gel Electrophorsis .
2. التهجين Hybridizationباستعمال مسابر موسومة بأنظيم Enzyme Labeled Probes
3. استخدام بادئات موسومة بأنظيم أو مادة تألقية Enzyme Fluoresent Labeled Primers
4. تقنية تعدد اشكال اطوال الشدف الحصريه
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism
5. التنسيل Cloning
إن الحساسية العالية التي تبديها تقنية PCR، تجعلها عرضة لإعطاء نتائج إيجابية كاذبة بسبب تلوث خارجي المنشأ Contamination Exogenous. أهم مصادر هذا التلوث :
5. التلوث بمنتجات تضخيم سابقة Carryover contamination
6. التلوث من عينة أخرى Sample to sample contamination
لذا يعتبر التلوث العقبة الوحيدة المهمة التي تواجه استخدام تقنية PCR لغايات تشخيصية. يمكن تجنب التلوث بالانتباه لتفاصيل العمل المخبري بتقنيةPCR .

لذلك تم الاعتماد على تقسيم مكان العمل إلى ثلاثة أقسام منفصلة عن بعضها بشكل تام:
1. قسم الاستنهاض Extraction sector
2. قسم تحضير الكواشفReagent preparation sector
وهذان القسمان يعرفان بــــPre – PCR sector
3. قسم التضخيم والمعايرة Amplification + Detection sector
ويعرف هذا القسم بــــ Post- PCR Sector

هناك عدة تطبيقات لتقنية PCR :
تداخلي Nested
لا تماثلي Asymmetric
تمايزي Differential

لكن أهمها تطبيقان:

1. PCR التنافسي (Competitive PCR)، ويشكل المبدأ الرئيسي للمقايسة الكمية باستخدام مرصاف خارجي المنشأ Exogenous template كعياري داخلي. حيث يتنافس هذا العياري الداخلي Internal Standard و الحمض النووي الهدف على البادئات ذاتها اثناء عملية التضخيم، ثم تجرى المقايسة الكمية للناتجين باستخدام طرق مختلفة.
2. PCR سريع الدورة ذي الوقت الواقعي Rapid Cycle Real- Time PCR، حيث امكن اجراء عملية التضخيم بدورة حرارية مدتها 20 – 60 ثانية، كماامكن تحليل منتجات عملية التضخيم أثناء عملية التضخيم باستخدام صبغات تألقية.

التطبيقات السريرية لتقنية PCR :

1. الكشف المباشر للعامل الخمجي الممرض (جرثومي – فيروسي – طفيلي… ) قبل ارتكاس الجهاز المناعي لهذا العامل (إنتاج الأضداد). في الماضي، يتم الكشف عن العامل الممرض بشكل غير مباشر عن طريق كشف/ معايرة الأضداد:
- إيجابية كاذبة ← أضداد غير نوعية
- سلبية كاذبة ← تأخر ظهور / إنتاج الأضداد لأسباب مناعية.
وبشكل مباشر عن طريق الزرع ← صعوبة زرع الفيروسات
طول فترة الزرع كمال هي الحال في عصيات السل

2. تحديد الحمل الفيروسي Viral Load وتحديد إمكانية المعالجة أم لا

3. مراقبة وتقييم المعالجة :
PCR y ← استجابة
PCR Å ← عدم استجابة ← خطة علاجية جديدة
PCR y ثم Å في فترة المعالجة ← Break Through ← خطة علاجية جديدة
PCR y ثم Å بعد انتهاء المعالجة ← نكس

4. تحديد الأنماط الجينية Genotyping للفيروس الكبدي C

5. الأمراض الوراثية : أ – كشف الأساس الجيني للمرض الوراثي عند الكاهل، ومعرفة الحاملين والمصابين ومن ثم المشورة الوراثية الصحيحة

ب – الكشف عنها قبل ظهور الأعراض والعلامات

ج – الكشف عنها عند الجنين أثناء الحمل، أو في حديثي الولادة

6. تشخيص الأمراض السرطانية بالكشف الجيني للتوضع الغير طبيعي للأسس الآزوتية للجينات الورميه Oncogenes

7. تعيين الأنماط النسيجية HLA- tissuc typing في مجال زراعة الأعضاء

8. تلعب تقنية PCR دوراً هاماً في الطب الجنائي والشرعي.

أخيراً وليس أخرا،

كانت تقنية PCR تستخدم في تسعينيات القرن الماضي كاختبارات استقصائية متممة، ولكن في نهاية القرن العشرين بدأت هذه التقنية تحل محل تقنيات كثيرة أخرى لأنها أثبتت فعالية كبيرة ودقة ممتازة.
وفي مطلع القرن الواحد والعشرين وبعد إتمام سلسلة الجينوم البشري، أصبح ينظر إلى كامل هذا القرن بأنه قرن الجينوميات Genomics وسيكون لتقنيةPCR دوراً أساسياً في هذه الثورة العلمية الكبرى.

الأسس العلمية لخريطة الجينات

هناك عدة أسئلة لا بد من الإجابة عنها لنتعرف على فكرة وأهداف مشروع التعرف على مجموعة العوامل الوراثية في الإنسان أو (Human Genome project) أول هذه الأسئلة هو: 1- ماهي مجموعة العوامل الوراثية أو (Genome)؟ يمكن تعريفها على أنها التركيبة الكاملة للتعليمات الخاصة بتكوين الكائن الحي، وتحتوي على البصمات التي تحدد كل مكونات وأنشطة الخلية طوال حياة الكائن الحي، وهذه العوامل الوراثية موجودة على أشرطة محكمة الحلزونية (tightly coiled threads) من الحمض الديوكسي ريبوزي (DNA) بالإضافة إلى جزئيات البروتين، وهما معا يكونان وحدات تسمى الكروموسومات، وعلى هذه الكروموسومات توجد المورثات أو الجينات (Genes) وهي التي تحدد كل صفات الكائن الحي، ويبقى السؤال: كيف يحدد هذا الحمض النووي الديوكسي ريبوزي أو (DNA) الصفات الحيوية؟ ولنعرف الإجابة عن هذا السؤال من المهم أن نتعرف على: 2- تركيبة (DNA) لقد وجد أن الحمض النووي الديوكسي ريبوزي له تركيبة واحدة في الإنسان والكائنات الراقية (higher organisms) ويتكون جزآه من شريطين ملتفين حول بعضهما ليشبها السلم الملفوف الذي تتكون جوانبه من جزئيات السكر والفوسفات، وتتكون درجاته من مجموعة من القواعد النيتروجينية (nitrogen) ومعنى هذا أن كل شريط يتكون من وحدات متكررة تسمى النيكليوتيدات (nucleotides) التي تتكون كل واحدة منها من جزيء سكر وجزيء فوسفات وقاعدة نيتروجينية، وهناك أربع قواعد نيتروجينية مختلفة وهي: الأدنين (Adenine A) والثيمين (Thymine T) والسيتوزين (Cytosine) والجوانين (Guonine G) وتتابع هذه القواعد النيتروجينية في شريط الحمض النووي الديوكسي ريبوزي هو الذي يحدد التعليمات الوراثية لخلق كائن حي بصفاته الوراثية المعينة. ويتم الربط بين شريطي الحمض النووي الديوكسي ريبوزي بواسطة روابط ضعيفة بين كل قاعدتين مكونتين زوجًا من القواعد (Base Pairs) ويحدد حجم مجموعة العوامل الوراثية (Genone) بعدد أزواج القواعد، وتحتوي خلايا الإنسان على حوالي 3 بلايين زوج من القواعد. بعد أن عرفنا تركيبة DNA وأنّ ترتيب القواعد يحدد الصفات الوراثية يبقى سؤال مهم هو: 3-كيف تنتقل هذه الصفات من الخلية الأم إلى الخلايا الجديدة؟ وللإجابة عن هذا السؤال لا بد أن نعرف كيف تنقسم الخلية، عند انقسام الخلية يحدث تضاعف لمجموعة العوامل الوراثية، ويتم ذلك في النواة، حيث يفقد الحمض النووي الديوكسي ريبوزي حلزونيته، ثم ينفصل الشريطان عن طريق كسر الروابط الضعيفة بين زوجي القواعد، ويشرع كل شريط في تكوين شريط جديد مكمل له، وذلك عن طريق ارتباط الوحدات المفردة (free nucleotides) بالقواعد الموجودة على الشريط القديم، ويتم ارتباط القواعد كما يلي: الأديني مع الثيمين والسيتوزين مع الجوانين، وعندما يتم النسخ تتلقى كل خلية جديدة نسخة من الـ DNA مطابقة تمامًا لما هو موجود في الخلية الأم وبنفس ترتيب القواعد النيتروجينية، ولكن هذه النسخة تحتوي على شريط قديم من الخلية الأم، وشريط مماثل له تم نسخه أثناء عملية الانقسام، ولقد وجد أن الالتزام بتتابع القواعد النيتروجينية يقلل جدًّا من فرص حدوث الطفرات التي قد تحدث تغيرات خطيرة في الخلايا الناتجة. 4- ما هو الجين (المورثة أو حاملة الصفات الوراثية) (Genes)؟ يحتوي كل جزيء من الحمض النووي الديوكسي ريبوزي على العديد من حاملات الصفات الوراثية التي تعرف بالجينات، والجين عبارة عن تتابع معين للقواعد النيتروجينية، وهذا التتابع يحمل رسالة توضح التعليمات المطلوبة لتخليق البروتينات المختلفة التي تكون أنسجه الجسم في الكائن الحي، وكذلك الإنزيمات المطلوبة لوظائف الجسم الحيوية والتفاعلات البيوكيمائية. ومجموعة العوامل الوراثية في الإنسان تحتوي على حوالي من 80 ألفًا إلى 100 ألف جين ومن الجدير بالذكر أن 10% فقط من (human genones) هي التي تحتوي على تتابعات ترمز لبروتينات معينة أو ما يعرف بـ (exons) ويفصلها عن بعضها البعض تتابعات أخرى لا ترمز لبروتينات معينة وتسمى (introns) ويرجح أن وظيفتها تنظيم ومتابعة عمل (exons). لقد اتضح لنا أن الـ DNA يتحكم في صفات ووظائف الخلية عن طريق التحكم في تخليق البروتينات. 5- فكيف يتم هذا التحكم؟. لقد وجد أن كل الكائنات الحية تتكون من البروتينات، وأن الإنسان يمكن أن يخلق حوالي 80 ألف نوع مختلف من البروتينات، وهي عبارة عن جزيئات كبيرة ومعقدة ومكونة من سلاسل طويلة من وحدات فرعية أولية (subunits) تسمى الأحماض الأمينية، وأن هناك 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة في البروتينات المختلفة، واختلاف تتابع هذه الأحماض الأمينية هو الذي يكوِّن البروتينات المختلفة. وفي الجين ترمز كل ثلاث قواعد نيتروجينية إلى حمض أميني معين، مثال على ذلك تتابع القواعد (AGT) يرمز إلى الحمض الأميني المسمى بالميثايونين، وتنتقل التعليمات الخاصة بتخليق البروتينات من الجينات الموجودة في النواة عن طريق الحمض النووي الريبوزي الرسول messenger RNA, messenger ribonucliec acid, (mRNA) وهو عبارة عن شريط مفرد يتكون كشريط مكمل للحمض النووي الديوكسي ريبوزي (DNA) في النواة، وتعرف هذه العملية بعملية النسخ أو Transcription ثم يتحرك شريط mRNA إلى سيتوبلازم الخلية، ويعمل كقالب لاستنساخ البروتينات المطلوبة، ولقد أمكن فصل mRNA في المعمل واستعماله كقالب لتكوين نسخة مكملة من الحمض الديوكسي ريبوزي (complementary DNA, cDNA) ثم يستخدم في تحديد الجين المقابل في خريطة الكروموسومات. 6- ما هي الكروموسومات أو الصبغات أو الأجسام الملونة؟ هي عبارة عن وحدات ميكروسكوبية موجودة في نواة الخلية وتتراص الجينات طوليا عليها، وكما سبق أن قلنا تتكون من DNA والبروتينات، وخلية الإنسان تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات (مجموعة مستمدة من الأم ومجموعة مستمدة من الأب) وكل مجموعة تتكون من 23 كروموسومًا (22 كروموسومًا عاديًّا وكروموسوم محدد للجنس إما x وإما y) ويحتوي جسد الأنثى على (xx) بينما يحتوي جسد الذكر على (xy) ويمكن فحص الكروموسومات تحت الميكروسكوب الضوئي بعد صبغها بطريقة معينة، ولقد وجد أن كل كروموسوم مكون من تتابعات من الشرائط الفاتحة والغامقة (LIGHT & dark bands) ويمكن التعرف على الكروموسومات المختلفة عن طريق اختلاف الحجم ونموذج الشرائط (banding pattern) وتحدث الأمراض الوراثية عن طريق تغيرات إما في الكروموسومات أو في الجينات وقليل من هذه الأمراض هو الذي يحدث فيه تغيرات شديدة في الكروموسومات يمكن اكتشافها بالميكروسكوب الضوئي (مثل فقد أو اكتساب كروموسوم أو كسر جزء منه أو انتقال جزء من كروموسوم إلى آخر) ولكن معظم الأمراض الوراثية تحدث نتيجة لتغير طفيف في الجينات. (ما يعرف بالطفرة Mutation) بعد التعرف على المعلومات الأساسية المتعلقة بمجموعة العوامل الوراثية أو (human genome) يبقى أن نتعرف على: 7-المشروع أو (human genome project): وهو المشروع الذي بدأ في أكتوبر 1990 والمخطط له أن ينتهي في 2003، ويهدف هذا المشروع إلى اكتشاف كل جينات الإنسان (80 ألفًا إلى 100 ألف) وجعلها مستهدفة بدراسات أخرى جديدة، وأيضًا يهدف إلى اكتشاف وتحديد التتابع الكامل لكل الـ 3 بلايين زوج من القواعد النيتروجينية، ولقد سمى العلماء القرن الحادي والعشرين بالقرن البيولوجي لما لهذا الاكتشاف من أهمية. لقد قرر العلماء أن يعملوا جاهدين على الحصول على خريطة تفصيلية دقيقة جدًّا لتتابع القواعد النيتروجينية وألا يتجاوز احتمال الخطأ أكثر من قاعدة واحدة كل 10 آلاف قاعدة) ولقد توقع العلماء أن تحديد هذه الخريطة مهم جدًّا لفهم بيولوجية الإنسان وأيضًا لاستخدامها في أشياء أخرى كثيرة. وقد طور العلماء أهدافهم المرحلية في وقت لاحق وأضافوا هدفًا جديدًا وهو التعرف على الاختلافات الفردية في Genome بين شخص وآخر، وقد اكتشفوا أنه رغم أن أكثر من 99% من DNA في الإنسان وتتابعاته متشابهة في كل البشر فإن التغيرات الفردية قد تؤثر بشدة على استجابة الفرد للمرحلة والمؤثرات البيئية الضارة مثل البكتريا والفيروسات والسموم والكيماويات والأدوية والعلاجات المختلفة. وطور العلماء العاملون في المشروع وسائلهم لاكتشاف هذه الاختلافات وأكثر هذه الاختلافات شيوعًا هي (Single Nucleotide Polymorphisms) (SNPs) التي تتكرر مرة واحدة كل 100إلى 300 قاعدة نيتروجينية، ويعتقد العلماء أن رسم خريطة ستساعدهم على التعرف على الجينات المختصة بالأمراض المختلفة مثل السرطان والسكر وأمراض الأوعية الدموية والأمراض العقلية، وللتعرف على وظائف الجينات المختلفة للإنسان يقوم العلماء بمحاولة تحضير نسخ كاملة من الحمض النووي الديوكسي ريبوزي المكمل .DNA وكذلك دراسة تعبير الجين عن نفسه في شكل صفات ((Gene expression وكيفية التحكم (control gene) فيه واستحداث الطفرات المختلفة التي تؤدي إلى فقد أو تغير الوظيفة في الحيوانات، وتتم الدراسة المقارنة بدراسة المناطق المشابهة من DNA في الأحياء المختلفة وليتمكن العلماء من ذلك فقد قاموا بتجهيز تتابع جيني كامل للبكتيريا المعروفة (E..coli) والفطر المعروف بـ (saccharomyces cerecisaie) وذبابة الفاكهة المعروفة (datosophila Melanogaster) والطفيل المعروف بـ (caenorhabditis elegans) ويحاولون الآن تحضير التتابع الكامل لفأر التجارب، وبهذه الدراسة المقارنة يمكن للعلماء أن يصلوا إلى معلومات هامة عن التطور والعمليات الحيوية الكيمائية والوراثة والإيض metabolism والوظائف الفسيولوجي

أهمية حشرة الدروسوفلا كــكائن في التجارب الوراثية

أسباب أهمية الدروسوفلا ككائن للتجارب الوراثية ( خصوصا” الأنواع الأكثر انتشارا مثل دروسوفلا ميلانو جاستر ): *قصر فترة الجيل العديد من الأنواع تتطور من البيضة حتى الحشر الكاملة فى اقل من أسبوعين. *سهولة التربية حتى المبتدئين يمكنهم تربية ذبابة الفاكهة بنجاح. *قلة النفقات يمكن للحشرات أن تتكاثر بأعداد كبيرة دون تكليف حيث تتغذي على فواكه متخمرة و خميرة. *صغر الحجم يمكن تربية أعداد كبيرة من الحشرة فى حيز ضيق أحيانا لا يتعدى عدة زجاجات. *الأعداد الكبيرة من النسل يمكن لأنثي ملقحة واحد أن تنتج مئات من الحشرات. *كونها غير ضارة لا تحمل الدروسوفلا أي نوع من الأمراض التي توثر على الإنسان و الحشرة الكاملة ليس لها أجزاء فم قارضة أو ثاقبة. *النسبة الجنسية تنتج معظم الأنواع أعدادا متساوى من كلا الجنسين فى نسلها أما الأفراد الشاذة فتكون ذات أهمية من الناتجة الوراثية. *التوليد البكرى توجد أنواع يكون نسلها كلية من الإناث و بالذات دروسوفلا مركاتورم mercatorum .D ( كارسون Carson – 1973 ) . *تعدد الأنواع( هناك أكثر من 1500 نوع) . *الانتشار الواسع توجد أنواع الدروسوفلا فى العالم من المنطقة الباردة إلى الحارة . *سهولة الجمع من السهل جمع وإحضار الدروسوفلا فى حالة جيدة إلى المعامل . *قلة عدد الكروموسومات تحتوي الدروسوفلا على عدد قليل من الكروموسومات يمكن تمييزه بسهولة بعض الأنواع بها 6 كروموسومات أو ثلاثة أزواج . *كروموسومات الغدد اللعابية لليرقات الحجم الكبير لتلك الكروموسومات العملاقة عديدة الخيوط يسمح للباحث بتميز حتى القطع الصغيرة من الكروموسوم المفرد كما لو كان وجه أحد أصدقائه . *التهجنيات الأعداد الكبيرة قريبة العلاقة تسمح بتربية هجن ذبابة الفاكهة في المعامل . *السلالات و/ أو تحت الأنواع يمكن أن تقدم العديد من السلالات المختلفة مادة بحثيه لهؤلاء المهتمين بعملية التطور فعن طريقها تتكون الأنواع الجديدة ( التنوع speciation ) . *ميكانيكيات العزل تمتلك الدروسوفلا العديد من ميكانيكيات العزل (مثل العزل الجنسى و العقم الهجينى) التى تمنع التبادل الجينى بين الأنواع. *الطفرات بسبب استجابتها لبعض الطفرات مثل أشعة X والمواد الكيماوية يمكن استحداث طفرات الدروسوفلا معمليا بسهولة يمكن أن تغير الطفرة فى الحجم واللون والعدد أو/ وتركيب كل أجزاء جسم الحشرة غالبا. *السلوك تخضع معظم السلوكيات للتحليل الوراثى والتحوير خلال الانتخاب. *التكافل تحمل العديد من أنواع الدروسوفلا أنواعا من الميكروبات التى تسمح للباحثين بدراسة علاقات التكافل حيث أن بعض هذه الميكروبات “تورث” أو بمعنى أنها تنتقل فى الأباء للأبناء – يهتم الوراثيون على وجه الخصوص بمثل هذه العملية. *الوراثة السيتوبلازمية يمكن للدروسوفلا فى بعض الأحوال نقل وحدات وراثية سيتوبلازمية إلى النسل.

 

متلازمة اقزام امستردام

متلازمة اقزام امستردام من الامراض الوراثية
مكتشفة المرض
Cornelia de Lange, professeur de pédiatrie à Amsterdam
سنة 1933

اليوم ساتطرق لاحدي الامراض الوراثية و هو مرض
متلازمة كورنيلا دي لانج
واللتي تسمى ايضا..

متلازمة اقزام امستردام

متلازمة أقزام أمستردام Amsterdam Dwarf Syndromeوصف الدكتور براشمان عام 1916م مجموعة من الحالات تتميز بالشكل المميز للرأس والأطراف وقصر القامة، وعرفت بأقزام أمستردام، ثم تبعه مواطنه الهولندي طبيب الأطفال الدكتور كورنيلا دي لانج عام 1933، والذي سميت هذه المتلازمة باسمه، وكلاهما قام بالشرح عن صفات الحالة ومميزاتها التشخيصية.

الأسباب o السبب غير معروف
o نسبة حدوثها حالة لكل 10.000- 30.000 ولادة حية
o تصيب الأولاد والبنات بنفس النسبة
o تصيب كل الأعراق والمجتمعات
o أغلب الحالات تنتج عن طفرة وراثية، لعدم وجود مثل تلك الحالة في العائلة
o يعتقد أنها تنتقل عن طريق الوراثة السائدة – وهو ما يعني أن عطباً في أحد الجينات يمكن أن يظهر الأعراض كاملة
o يعتقد أن السبب في حدوث الحالة هو عطب في المورث NIPBL gene، الذي يقوم بصناعة بروتين يسمى delangin، وهذا المورث موجود على الكروموسوم رقم chromosome 3 band q26-27
o إذا كان أحد الوالدين مصاب إصابة خفيفة ، فحسب الوراثة السائدة فإن احتمالية ولادة طفل مصاب هي 50%
o إذا لم يكن هناك طفل مصاب في العائلة، فإن نسبة التكرار هي 0.5-1.5 من الولادات اللاحقة فقط.

العلامات المميزة للحالة
هناك العديد من العلامات الجسمية والتغيرات المصاحبة للحالة، ولكن ليس من المفترض وجود جميع تلك العلامات في كل الأطفال المصابين بالحالة، وفي ما يلي سنوجز العلامات المتكررة في أغلب الحالات ومنها:
o نقص الوزن عند الولادة – أقل من ثلاثة كجم
o البكاء بطريقة ضعيفة لدى المواليد
o صعوبة التنفس والرضاعة لدى المواليد
o زيادة توتر العضلات
o قصر القامة
o ضعف النمو
o ضعف التطور الحركي والفكري
o صعوبات في التغذية
o علامات مميزة للرأس والأطراف
o ضعف السمع
o مشاكل بصرية : رأرأة العين، بعد النضر، قصر النضر
o الترجيع المعدي
o التشنج والصرع
o عيوب خلقية في القلب
o تخلف فكري – بسيط إلى المتوسط
o تأخر النطق والتخاطب
o عدم نزول الخصية

العلامات المميزة للرأس o صغر حجم ومحيط الرأس
o صغر حجم الحاجب، والتقاء الحاجبين سوياً
o زيادة طول الرموش
o كثافة شعر الرأس
o قصر الرقبة
o الأنف صغير
o الشفة العليا صغيرة ومرتفعة للأعلى
o الأسنان صغيرة ومتباعدة
o الأذن صغيرة ومنخفضة
o شق الحنك

العلامات المميزة للأطراف o اختلاف حجم الأطراف، وقد يكون هناك طرف ناقص
o صغر حجم اليدين والقدمين
o التحام جزئي لأصابع القدمين الثاني والثالث
o الأصبع الخامس في اليدين معوج
o زيادة كمية الشعر في الجسم
تأخر النمو :
o نقص الوزن عند الولادة
o قصر القامة
o ضعف النمو، ويكون سرعة النمو خاصة بهم
o عادة ما يصلون للبلوغ كأقرانهم
o عند البلوغ يكونون قصار القامة

التطور الحركي والفكري
هناك اختلاف كبير بين المصابين بهذه الحالة في التطور الحركي والفكري، فالبعض لديهم تأخر شديد في حين نرى البعض الآخر بنسبة ذكاء طبيعية، والمصابين بتأخر شيديد نلاحظ لديهم تأخر في النطق والتخاطب، أما الحالات المتوسطة فيمكنهم الكلام في حوالي الخامسة من العمر، وعادة ما يستطيعون الحركة والمشي بعد سن الثانية.

المشاكل السلوكية
هناك العديد من المشاكل، ومنها :
o إيذاء الذات
o عدم الإحساس بالارتياح والتضايق
o بعض العلامات التوحدية، الانعزالية ، عدم التواصل مع الآخرين، الحركات المتكررة
o عدم التفاعل مع الألم
o النشط الزائد
o صعوبة في النوم

التشخيص o لا يوجد اختبارات أو تحاليل للتشخيص
o التشخيص يعتمد على الأعراض والمميزات الجسمية
التحاليل
هي الفحوص التي يمكن عملها للطفل لمتابعة الحالة وليست لتشخيص المتلازمة، ومنها:
o صورة الكروموسومات
o أشعة للعظام – تأخر نمو العظام
o صورة الدم – نقص عدد الصفائح الدموية
o الأشعة الصوتية للقلب
o قياس السمع
o كشف البصر والعيون
o قياس هرمون النمو growth hormone

العلاج oلا يوجد علاج شاف للحالة
o التدخل المبكر، العلاج الكلامي، العلاج الوظيفي، العلاج الطبيعي ، يمكنها تقليل الأعراض المصاحبة

المستقبل للطفل
المستقبل علمه عند الله ، ولكن مع التدخل العلاجي للأعراض المصاحبة فيمكن للطفل العيش لمدة طويلة ، وتختلف الحالات، فالبعض يعيش معتمداً على نفسه، والآخرين قد يعتمدون اعتمادا كليا في حياتهم على الآخرين.

اصابة الحوض

طفل صغير مصاب بمرض كوغنيليا دو لونج

متلازمة داون

تعريف بمتلازمة داون
ماهي متلازمة داون
هو خلل في عدد الكروموسومات .فطفل متلازمة داون عنده 47 كروموسوم بدل 46.الكروموسوم الزائد هو نسخة ثالثة لكروموسوم رقم 21 فبدل أن يأخذ الجنين نسختان فقط من كروموسوم21 أخذ ثلاث نسخ . الرسم أسفل الورقة يبين كروموسومات طفل متلازمة داون. تلاحظ أن الكروموسومات المحاطة بالدائرة ثلاث نسخ كان من المفروض أن تكون نسختين.توجد هذه الزيادة في جميع خلايا الجسم بدون استثناء. إن زيادة نسخة من كروموسوم 21 هو الذي يعطى هؤلاء الأطفال أشباه معينه ويؤثر على حالتهم الصحية بشكل عام.
كيف حدث هذا؟
دعونا نرجع إلى تكوين البويضة في المرأة والحيوان المنوي عند الرجل. في الأصل -و بشكل مبسط- تخلق البويضة وأيضاً الحيوان المنوي من اصل خليه طبيعية تحتوى على 46 كروموسوم وذلك بانشطارها إلى نصفين لتكّون بويضتين أو حيوانين منويين. يكون في كل نصف 23 كروموسوم.فإذا حدث خلل في هذا الانقسام ولم تتوزع الكروموسومات بالتساوي بين الخليتين فحدث أن حصلت إحدى الخليتين على 24 نسخه والأخرى على 22 الباقية حيينها تبدأ المشكلة.فلو فرضنا مثلا أن هذا الخلل في الانقسام حدث في مبيض المرأة (علماً إنه من الممكن أن يحدث في الرجل) فأصبحت إحدى البويضات فيها 24 كروموسوم بدل 23. ثم لقحت هذه البويضة بحيوان منوي طبيعي (أي يحمل 23كروموسوم)أصبح مجموع عدد الكروموسومات 47 بدل العدد الطبيعي وهو 46
فإذا كانت النسخة الزائدة هي من كروموسوم 21 سمي المرض بمتلازمة داون ،وإذا كانت من كروموسوم(18 ) سمي بمتلازمة إدوارد،وإذا كانت من كروموسوم(13 ) سمي بمتلازمة باتاو.هذه أسماء لأمراض مختلفة نتيجة زيادة في عدد الكروموسومات.ونتيجة لوجود ثلاث نسخ من كروموسوم 21 فإن الاسم الأخر لمتلازمة داون هو متلازمة كروموسوم 21 الثلاثي.كما ذكرنا فإن لزيادة قد تحدث في بويضة المرأة أو الرجل ولكن في حالة متلازمة داون وجد الأطباء أن الزيادة تكون في البويضة في اكثر من 90%من الحالات والباقي في الحيوان المنوي من الرجل.

لماذا اطلق عليها هذا الاسم؟
- تعتبر متلازمة داون من أكثر الظواهر انتشارا في العالم، وهي عبارة عن زيادة في عدد المورثات الصبغية عند الشخص المصاب بمتلازمة داون، بحيث يكون اجمالي المورثات الصبغية لدى الشخص 47مورثا، بينما يكون العدد الطبيعي للشخص العادي هو 46مورثا. وقد توصل العلم إلى بعض أسباب زيادة هذا المورث الصبغي الذي يؤدي إلى تثلث الصبغية 21المعروفة بمتلازمة داون، اما تسمية هذه الظاهرة بمتلازمة داون فتعود إلى العالم البريطاني جون لانجدون داون الذي وصفها وصفا دقيقا عام 1866م، وكان هذا عندما لاحظ ان أغلبية الأطفال في مركز الإعاقة الذي كان يقوم بدور الإشراف على مجموعة من الأطفال حيث لاحظ ان أغلبية الأطفال في مركز الإعاقة الذي كان يقوم بدور الإشراف على مجموعة من الأطفال حيث لاحظ انهم يشبهون بعضهم البعض في ملامح الوجه وخصوصا في العين التي تمتد إلى أعلى والتي تشبه oriental Features العرق الأصفر، فأطلق عليهم اسم المنغوليين نسبة إلى جمهورية منغوليا، وظل هذا الاسم شائعا إلى عام 1967م عندما كانت أسباب المرض معروفة واتضح انه ناتج عن خطأ في الصبغيات ولا علاقة له بالعرق الأصفر، فتم بعدها اصدار قرار بمنع استخدام هذا الاسم لوصف المرض، وعرف منذ ذلك
الوقت بمتلازمة داون. وهناك ثلاثة أنواع اساسية من متلازمة داون، النوع الأول الثلاثي “21″ ويشكل 95% من متلازمة داون، النوع الثاني، ويطلق عليه اسم الانتقال ويعني به التصاق مورث زائد زوج من المورثات، ويشكل 4%، النوع الثالث، موزيبك ويشكل 1%.

كيف يبدو طفل متلازمة داون؟
- معظم الأطفال الرضع والأطفال الصغار ذوي متلازمة داون جذابون ويشبهون الأطفال العاديين أكثر مما يختلفون عنهم، إلا ان الصفات المميزة لهم تصبح أكثر وضوحا كلما تقدموا في العمر.
وهي خصائص وسمات جسمية وملامح وجهية خاصة تميز ذويها عن غيرهم من الأسوياء، ومن أهم هذه الملامح:
1- ارتخاء العضلات والمفاصل وضعفها
2- صعوبات في النطق
3- تسطح الجانب الخلفي للرأس
4- قصر الرقبة
5- صغر حجم الاذنين وانشاء قليل من الحافة العلوية لهما
6- قد يكون لدى الطفل ذي متلازمة داون عينان تشبهان في شكلهما حب اللوز وتكونان مائلتين نحو الاعلى.
7- انف عريض ومسطح ويبدو اللسان كبيراً بالنسبة للفم.
8- خط عرضي وحيد في راحة اليد.

متلازمة إدوارد

م التعرف على هذه الحالة عندما قام الدكتوران ادوارد و سميث Edwards et al and Smith et al عام 1960بنشر بحث عن حالات متشابهة في الأعراض المرضية مثل صغر الحجم عند الولادة ، التخلف الفكري والحركي، صغر الفم و الفك السفلي، عيوب صيوان الأذن، عيوب في الكفين والاصابع، عيوب خلقية في القلب، عدم هبوط الخصيتين، وغيرها، وأن السبب في ذلك هو وجود كروموسوم زائد في المجموعة رقم 18 من الكروموسومات.

o ناتجة عن زيادة في العدد الإجمالي للكروموسومات – هناك47 كروموسوم – تكون الزيادة في المجموعة رقم 18، سواء كانت تلك الزيادة كاملة أو جزئية
o نسبة حدوثها حالة لكل 20.000-40.000 ولادة طفل حي
o نسبة الإناث المصابات ثلاث أضعاف عدد الذكور
o جميع الاجناس وجميع الدول
o أغلب الحالات تنتهي بالاجهاض
o هذه الزيادة في جميع خلايا الجسم، ومن ثم تؤثر في جميع أجهزة الجسم
o الأعراض المرضية تختلف درجتها وحدتها من مصاب لآخر، فقد لوحظ أن الحالات من النوع المتحول translocations أو النوع الفسيفسائي mosaic أقل حدة وأعراض، ولذلك فمن الممكن لهم أن يعيشوا لمدة أطول

الأسباب :
o السبب في حدوث المتلازمة غير معروف
o أغلب الحالات 95% تظهر بالصورة الكاملة nondisjunction
o النوع الفسيفسائي Mosaicism يحدث في 3% من الحالات
o النوع المتحول translocations قليل جداً
o يلعب عمر الأم دوراً في زيادة حدوث المتلازمة
o في 90% من الحالات وجد أن الزيادة من خلايا الأم، والمشكلة تحدث في الانقسام الثاني للخلية meiosis II ضعف الانقسام الأولي meiosis I، وهو عكس ما يحدث في الانواع الأخرى من التثلث الصبغي
o يحدث عدم الانقسام nondisjunction في الذكور نتيجة في مرحلة بعد الالتحام postzygotic mitotic
o النوع الفسيفسائي mosaic يحدث غالبا نتيجة مرحلة بعد الالتحام postzygotic mitotic
o وجد أن الجزء المؤثر من الكروموسوم المؤدي للأعراض المرضية هو 18q11-q12.

الأعراض :
o عند الحمل – زيادة حجم الرحم الناتج من زيادة كمية السائل الامنوسي
o صغر في الحجم و البنية عند الولادة (الوزن و الطول و محيط الرأس)

الرأس والرقبة :
o صغر الرأس
o بروز مؤخرة الرأس
o صغر فتحة العينين
o وجود ثنية جلدية للركن الخارجي لجفن العين Espiscanthal folds
o فقد جزء من قزحية العين Coloboma of iris
o انخفاض مستوى الأذنين عن مستوى العينين مع قله في طوية الأذن الخارجية
o صغر الفم و الفك السفلي micrognathia
o زيادة احتمال أن تحدث الشفة الارنبية و الحلق المشقوق
o ثنيات جلدية زّائد في مؤخرة الرقبة

اليدين والقدمين :
o تراكب أصابع اليدين بشكل مميز(انطباق السبابة على الإصبع الوسطى و فقها الإبهام)
o الالتصاقات بين الأصابع
o صغر الأظافر
o صغر إبهام اليد و الرجل مع احتمال غيابها
o قصر أو تقوس إبهام القدم إلى الخلف Dorsiflexed
o غياب الثنية البعيدة في الإصبع الصغيرة(الخنصر)و قد تؤدي إلى انحناء الإصبع إلى الداخل
o تقوس باطن القدمين إلى الخارج
o غياب احد عظمات الساعد في اليدين في حوالي 10% من المصابين
o قصر عظم القص (العظم الذي يربط بين ضلوع الصدر )
o تيبس في المفاصل(Joint contractures)

عيوب خلقيّة في القلب :
o تحدث في 90% من الحالات
o فتحة بين البطينين VSD -ventricular septal defect
o فتحة بين الأذنين ASD -atrial septal defect
o فتحه جنينية بين الأبهر والشريان الرئوي patent ductus arteriosus- PDA

عيوب خلقية في الجهاز البولي والتناسلي :
o عدم نزول الخصيتين
o عيوب في الشكل مثل Horseshoe kidney
o الارتجاع البولي Hydronephrosis
o الكلى المتكيسة Polycystic kidney

عيوب في أجهزة الجسم الأخرى :
o ضعف السمع
o عيوب خلقيّة في الرئتين و الحجاب الحاجز
o الظهر المشقوق 6%
o الفتاق و / أو انفصال عضلات جدار البطن

المشاكل الصحية المصاحبة :
o ضعف النمو و قصر القامة
o صعوبات التغذية و الترجيع المعدي إلى المريء
o الارتخاء العام 100% وخاصة في مرحلة الطفولة المبكرة
o التخلف الفكري 100%( من النوع الشديد في جميع المصابين تقريباً )
o التأخر الحركي 100%
o التشنجات و حالات الصرع 30%
o المشاكل المتعلقة بعيوب القلب
o توقف التنفس المتكرر(Central apnea )
o المشكل المتعلقة بالكلى و ارتفاع ضغط الدم
o انحناء و تقوس الظهر

التشخيص:
o يتم تشخيص المرض إكلينيكيا عن طريق الأعراض و العلامات الخارجية للطفل
o يتم التأكد من التشخيص عن طريق إجراء تحليل للكروموسومات و ذلك عن طريق زراعة خلايا الدم

الأنواع والأختلافات في الصورة الكروموسومية :
التثلث الصبغي في المجموعة رقم 18 ليست صورة واحدة، ولكن العديد من الصور، وهو ما يحتاج لمتخصصين، وللتوضيح سندرج هذه الأنواع بدون الدخول في التفاصيل، وهي :
NORMAL

18P

18q

Ring Form

Tetrasomy 18p

Trisomy 18

تشخيص الأعراض المصاحبة :
o الأشعة الصوتية للقلب لمعرفة وجود عيوب قلبية
o أشعة ملونة للجهاز الهضمي لمعرفة وجود عيوب خلقية
o أشعة صوتية للجهاز البولي التناسلي
o أشعة للعظام لمعرفة وجود عيوب خلقية

التشخيص خلال الحمل :
o عادة لا يتم فحص الحمل التالي في حالات التثلث العادي ، ولكن خلال الحمل هناك علامات دالة على وجود المتلازمة مثل : زيادة حجم السائل الأمنوسي – الجنيني polyhydramnios وهو ناتج عن ضعف القدرة على المص والبلع، قلة السائل الجنيني وعادة ما يحدث نتيجة هبوط عمل الكلى، صغر حجم المشيمة، ضعف النمو الجنيني Intrauterine growth retardation، ضعف حركة الجنين، وهو ما قد يستدعي أجراء الفحوصات الأخرى والشك في وجود الحالة.
o في حالات النوع المتحول translocational trisomy ، يحتاج الحمل الجديد إلى متابعة، ولك لأرتفاع أحتمالية تكرار الحالة
o أختبار السائل الأمنوسي amniocentesis خلال الأسبوع 14-16 للحمل
o عينة من الخلايا الجنينية Chorionic villus sampling خلال 10-13 للحمل

العلاج :
o لا يوجد علاج شافي للمرض ولكن للأعراض
o نظراً لحدوث الوفاة مبكرا فان الأطباء لا يقومون بإجراء العمليات الجراحية خاصة المتعلقة بالقلب
o معظم الأطفال يتوفون نتيجة لتكرار توقف التنفس من مركز التنفس في المخ(Central apnea)
o الأطفال الذين يعيشون ، فقد يراجع الأطباء حالة الطفل و على ضوئها يقومون بإجراء ما يلزم كعملية وضع أنبوب تغذية في المعدة أو إجراء عملية للقلب أو إعطاء أدوية للتشنجات، علما أن هذه الإجراءات لا تقدم كثير و لا تأخر في وضعهم الصحي بشكل عام
o الأطباء في كثير من الأحيان لا يقومون بإجراء أي إنعاش للقلب أو إجراء تنفس صناعي إذا لا قدر الله و توقف قلب الطفل أو تنفسه
o العائلة تحتاج للدعم النفسي، الدعم الاجتماعي، والدعم المادي
o الاستشارة الوراثية مهمة لتوضيح الأمر للوالدين عن الأسباب، التكرار، وكيفية التعامل مع الطفل
o قد يحتاج الطفل المصاب إلى المساعدة من العديد من المتخصصين، وذلك يقرره الطبيب المعالج

احتمالات تكرار المرض :
o يمكن أن تتكرر الحالة بنسبة 1% فقط، وهي نسبة صغيرة
o أغلب الحالات تحدث نتيجة طفرة جينية
o يمكن أن نقول لا خوف من الحمل التالي بإذن الله، ولا يحتاج الأمر لأجراء أي تحاليل أو أشعات خلال الحمل القادم
o يمكن اجراء بعض التحاليل للأمهات الذين تمت ولادة طفل مصاب خلال الأسبوع العاشر من الحمل للتأكد من سلامة الجنين، و لو كان الجنين مصاب فليس هناك حلا علاجيا إلا إجهاض الحمل إذا كان ذلك جائزا شرعا.
o تزيد نسبة تكرار الحالة عندما يكون أحد الوالدين يحمل عيباً في الكروموسومات بدون أعراض وهو ما يسمى a balanced carrier، وتلك الحالات يقررها الطبيب المعالج

مآل الحالة – أحتمالية الوفاة :
o 95% من المصابين بهذا المرض يتوفوا خلال الحمل أو بعد بضعة أيام من الولادة
o أغلبية المولودين بهذه الحالة يتوفون خلال الشهر الأول من العمر
o 5-10% فقط من المصابين يعيشون إلى نهاية السنة الأولى من العمر و أكثرهن من الإناث
o سبب الوفاة هو وجود العيوب الخلقية في القلب والكلى وغيرها
o الحالات التي تعيش لمدة طويلة عادة ما يكون لديها تخلف حركي وفكري شديد بالاضافة لصعوبات التغذية والمشاكل الجسمية

الفرق بين الهتيروكروماتين واليوكروماتين

الهيتروكروماتين Heterochromati

* عند صبغ الكروموسومات بطرق الصبغ المختلفة مثل صبغة فولوجين المتخصصة في صبغ الحمض النووي تظهر داكنة جدا

* وتنقسم مناطق الهيتروكروماتين إلى قسمين :
١- مناطق الهيتروكروماتين الاختيارية ……. وهي مناطق يمكن تحويلها إلى مناطق اليوكروماتين.
٢- مناطق الهيتروكروماتين الإجبارية ……. وهي مناطق لايمكن تحويلها إلى مناطق اليوكروماتين

* وهناك علاقة بين التركيب الوظيفي ومناطق الهيتروكروماتين على كروموسومات الكائنات مميزة النواة اذ
وجد أن هذه المناطق غير نشطة وراثيا

* كذلك أن الجينات لموجودة على هذه المناطق لا تستطيع التعبير عن نفسها

* كذلك أن هذه المناطق لا يحدث بها أي عبور وراثي لأن الإنزيمات المسئولة عن عملية العبور لاتصل إليها.

* وهذه المناطق معرضة للإنكسار وبالتالي تزداد فيها الانكسارات الكروموسومية ويصبح الكروموسوم قد فقد جزء منه وبالتالي كروموسومات الكائن الذي يحتوي على مزيد من هذه المناطق معرض للتدهور بمرور السنين

اليوكروماتين Euchromatin

* هي مناطق باهتة

* وهي مناطق قليلة التحلزن للحمض النووي

* والجينات المحمولة على هذه المناطق تستطيع التعبير عن نفسه

* مناطق اليوكروماتين ذات نشاط وراثي واضح.