ماهو علم الوراثة البشرية

علم وراثة البشر هو دراسة وراثة الخصائص من الآباء إلى الأطفال، ولا يختلف الميراث في البشر عن ذلك في الكائنات الحية الأخرى .

دراسة الوراثة البشرية

يحتل دراسة الوراثة البشرية مكانة مركزية في علم الوراثة، وينبع الكثير من هذا الاهتمام من الرغبة الأساسية في معرفة من هم البشر ولماذا هم، وعلى مستوى أكثر عملية، فإن فهم الوراثة البشرية له أهمية حاسمة في التنبؤ والتشخيص وعلاج الأمراض التي تحتوي على مكون وراثي، وأدى السعي لتحديد الأساس الجيني لصحة الإنسان إلى ظهور مجال علم الوراثة الطبية، وبشكل عام أعطى الطب التركيز والغرض لعلم الوراثة البشرية، لذلك غالبا ما تعتبر مصطلحات علم الوراثة الطبية وعلم الوراثة البشرية مترادفة .

الكروموسومات البشرية

بدأ عصر جديد في علم الوراثة الخلوية ، مجال التحقيق المعني بدراسات الكروموسومات ، في عام 1956 باكتشاف جو هين تجيو وألبرت ليفان أن الخلايا الجسدية البشرية تحتوي على 23 زوجًا من الكروموسومات ، ومنذ ذلك الوقت تقدم المجال بسرعة مذهلة وأثبت أن انحرافات الكروموسومات البشرية هي من الأسباب الرئيسية لوفيات الجنين والأمراض البشرية المأساوية ، والتي يصاحب الكثير منها إعاقة ذهنية ، ونظرًا لأنه يمكن تحديد الكروموسومات فقط خلال الانقسام الفتيلي ، فمن الضروري فحص المواد التي يوجد بها العديد من الخلايا المقسمة .

يمكن تحقيق ذلك عادة عن طريق زراعة خلايا الدم أو الجلد، حيث أن خلايا النخاع العظمي فقط هي التي لا يمكن أخذ عينات منها بسهولة إلا في حالة الإصابة بمرض النخاع العظمي الخطير مثل سرطان الدم. تتمتع هذه الخلايا بقدر كاف من التقسيم في غياب الثقافة الاصطناعية، وبعد النمو، يتم تثبيت الخلايا على شرائح وتلطيخها بمجموعة متنوعة من البقع الخاصة بالحمض النووي، والتي تسمح بتحديد وتلوين الكروموسومات. تم إنشاء نظام دنفر لتصنيف الكروموسومات في عام 1959، استنادا إلى طولها وموقع الانثناءات، ومنذ ذلك الحين تم تحسين الطريقة باستخدام تقنيات خاصة للتلطيخ، تضيف نطاقات فريدة ومظلمة لكل كروموسوم، وتسمح هذه النطاقات بتحديد المناطق المتكررة أو المفقودة أو المنقولة في الكروموسومات الأخرى .

التسميد وتحديد الجنس والتمايز

يتكون الإنسان الفردي من اتحاد خلية بويضة من الأم وخلية منوية من الأب، وعلى الرغم من أن خلايا بويضات الإنسان لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، فإنها عادة ما تتخلص منها في وقت واحد من المبيض إلى قناة فالوب ومنها إلى الرحم، حيث يحدث الإخصاب وتغلغل البويضة بواسطة الحيوانات المنوية في القنوات البيضية وهذا الحدث هو الحدث الرئيسي للتكاثر الجنسي ويحدد الدستور الجيني للفرد الجديد .

تحديد الجنس البشري هو عملية وراثية تعتمد بشكل أساسي على وجود الكروموسوم Y في البويضة الملقحة، ويؤدي وجود هذا الكروموسوم إلى تحفيز تحول الغدد التناسلية غير المتمايزة إلى خصيتين ذكريتين، ويتوسط عمل الكروموسوم Y في الغدد التناسلية من خلال جين يقع بالقرب من سنترومير، ويرمز هذا الجين إلى إنتاج جزيء سطح الخلية يسمى مستضد H-Y، ويتم التحكم في زيادة تطوير الهياكل التشريحية الداخلية والخارجية المرتبطة بالذكور من خلال الهرمونات التي تنتجها الخصية .

يمكن التفكير في جنس الفرد في ثلاثة سياقات مختلفة، وهي الجنس الكروموسومي والجنس التناسلي والجنس التشريحي، وتنشأ التناقضات بين هذه السياقات، وخاصة الأخيرين، في تطور الأفراد الذين يمارسون الجنس الغامض المعروف أيضا بالخنثى، والمثلية الجنسية ليس لها علاقة بعوامل تحديد الجنس المذكورة. ومن المثير للاهتمام أنه في حالة عدم وجود الغدد التناسلية الذكرية والخصيتين، يكون التشريح الجنسي الداخلي والخارجي دائما أنثى، حتى في حالة عدم وجود المبيض الأنثوي. وبطبيعة الحال، تكون الأنثى التي لا تحتوي على المبايض عقيمة ولن تعاني من أي من التغييرات النمائية الأنثوية المعتادة في فترة البلوغ، وغالبا ما تكون مثل هذه الأنثى مصابة بمتلازمة تورن .

علم الوراثة المناعي

المناعة هي قدرة الفرد على التعرف على الجزيئات الذاتية التي يتكون منها الجسم وتمييزها عن الجزيئات غير الذاتية مثل تلك الموجودة في الكائنات الحية الدقيقة المعدية والسموم ، وهذه العملية لها مكون وراثي بارز ، وازدادت المعرفة بالأساس الوراثي والجزيئي لجهاز المناعة في الثدي بالتوازي مع التقدم المتفجر المحرز في الخلايا الجسدية وعلم الوراثة الجزيئي .

هناك مكونان رئيسيان لجهاز المناعة ينشأ كلاهما من نفس الخلايا الجذعية ، ويوفر مكون الجراب الخلايا الليمفاوية B ، وهي فئة من خلايا الدم البيضاء التي عندما يتم تحفيزها بشكل مناسب تتمايز إلى خلايا البلازما ، وتنتج هذه الخلايا الأخيرة بروتينات قابلة للذوبان في الدم تسمى الأجسام المضادة أو الغلوبولين المناعي ، ويتم إنتاج الأجسام المضادة استجابةً لمواد تسمى المستضدات ، ومعظمها من البروتينات الأجنبية أو السكريات ، ويمكن لجزيء الجسم المضاد التعرف على مستضد معين ، والدمج معه وبدء تدميره ، ويتم تحقيق ما يسمى بالحصانة الخلطية من خلال سلسلة معقدة من التفاعلات مع الجزيئات والخلايا الأخرى ، وتتوسط بعض هذه التفاعلات مجموعة أخرى من الخلايا الليمفاوية ، الخلايا الليمفاوية T ، مشتقة من الغدة الصعترية ، وبمجرد تعرض الخلية الليمفاوية B لمستضد معين ، فإنها تتذكر الاتصال بحيث يتسبب التعرض المستقبلي في تفاعل مناعي معجل ومكبر ، وهذا مظهر من مظاهر ما يسمى الذاكرة المناعية .

أهمية المناعة الخلوية

المكون الأساسي للغدة الصعترية في الجهاز المناعي هو الخلايا اللمفاوية التائية المستمدة من الغدة الصعترية. بالإضافة إلى ذلك، تنظم الخلايا البائية أيضا إنتاج المناعة الخلطية. تهاجم الخلايا التائية أيضا الخلايا التي تعرض مستضدات أجنبية. تسمى هذه العملية المناعة الخلوية ولها أهمية كبيرة في حماية الجسم من مجموعة متنوعة من الفيروسات والخلايا السرطانية. تعد المناعة الخلوية أيضا السبب الرئيسي لرفض زرع الأعضاء. توفر الخلايا اللمفاوية التائية شبكة معقدة تتألف من سلسلة من الخلايا المساعدة والخلايا المكبرة للصوت والخلايا الملتقطة والخلايا السامة للخلايا القاتلة، وتؤدي كل هذه الخلايا دورا مهما في تنظيم المناعة .

علم الوراثة لتكوين الأجسام المضادة

كانت إحدى المشاكل الرئيسية في فهم علم الوراثة للجهاز المناعي هي تفسير التنظيم الجيني لإنتاج الأجسام المضادة، وأظهر علماء المناعة أن النظام يمكن أن ينتج أكثر من مليون جسم مضاد محدد، وكل منها يناظر مستضدا معينا، ويكون من الصعب تصور أن كل جسم مضاد يشفر بواسطة جين منفصل، ويتطلب ذلك حصة غير متناسبة من الجينوم البشري بأكمله، ولكن تحليل الحمض النووي المؤتلف يوضح الآليات التي يمكن لعدد محدود من جينات الغلوبولين المناعي أن تشفر هذا العدد الهائل من الأجسام المضادة .

كشفت دراسات الحمض النووي لجينات الجلوبولين المناعي في الفئران أن جينات السلسلة الخفيفة مشفرة في أربعة أجزاء منفصلة في الحمض النووي للجرثومة، وتحدث هذه الأجزاء بشكل واسع في الحمض النووي للخلايا الجنينية، ولكنها توجد بالقرب من بعضها في الخلايا الليمفاوية B الناضجة، ويوجد في الفأر أكثر من 200 جين متغير في المنطقة المتغيرة من السلسلة الخفيفة، ويتم دمج واحدة فقط منها في التسلسل المقرب الذي يرمز لإنتاج الأجسام المضادة في خلايا الليمفاوية B المحددة، ويتم زيادة تنوع الأجسام المضادة بشكل كبير من خلال هذا النظام حيث يتم إعادة ترتيب مقاطع V و J بشكل عشوائي في كل خلية B-lymphocyte .

إن الآليات التي تتم من خلالها إعادة ترتيب الحمض النووي ليست واضحة ، ولكن لا شك في أن عمليات نقل الترددات متورطة ، وتحدث عمليات اندماج مماثلة في الجينات التي ترمز للسلاسل الثقيلة ، علاوة على ذلك يمكن لكل من جينات السلسلة الخفيفة والسلسلة الثقيلة أن تخضع لطفرات جسدية لإنشاء تسلسلات جديدة لترميز الأجسام المضادة ، ويتيح التأثير الصافي لهذه العمليات التوافقية والتطفرية ترميز الملايين من جزيئات الأجسام المضادة المحددة من عدد محدود من الجينات ، ومع ذلك يجب التأكيد على أن كل خلية ليمفاوية ب يمكنها إنتاج جسم مضاد واحد فقط .