فك شفرة الجينات: استكشاف آفاق علم الجينوم
نظرة عامة
علم الجينوم هو مجال متعدد التخصصات في علم الأحياء يركز على بنية ووظيفة وتطور ورسم الخرائط وتحرير الجينوم. الجينوم هو المجموعة الكاملة من الحمض النووي للكائن الحي، بما في ذلك جميع جيناته بالإضافة إلى التكوين الهرمي ثلاثي الأبعاد. على عكس علم الوراثة، الذي يشير إلى دراسة الجينات الفردية وأدوارها في الوراثة، يهدف علم الجينوم إلى توصيف وقياس جميع جينات الكائن الحي بشكل جماعي، وعلاقاتها المتبادلة، وتأثيرها على الكائن الحي.
قد توجه الجينات إنتاج البروتينات بمساعدة الإنزيمات وجزيئات الرسائل. بدورها، تشكل البروتينات هياكل الجسم مثل الأعضاء والأنسجة بالإضافة إلى التحكم في التفاعلات الكيميائية ونقل الإشارات بين الخلايا.
يتضمن علم الجينوم أيضًا تسلسل وتحليل الجينوم من خلال استخدام تسلسل الحمض النووي عالي الإنتاجية والمعلوماتية الحيوية لتجميع وتحليل وظيفة وهيكل الجينوم بأكمله.
علم الجينوم مقابل علم الوراثة
علم الجينوم يختلف عن علم الوراثة. في حين أن علم الوراثة هو دراسة الوراثة، فإن علم الجينوم يُعرَّف بأنه دراسة الجينات ووظائفها والتقنيات ذات الصلة.
الفرق الرئيسي بين علم الجينوم وعلم الوراثة هو أن علم الوراثة يدقق في أداء وتكوين جين واحد بينما يعالج علم الجينوم جميع الجينات، وهي علاقات متبادلة لتحديد تأثيرها المشترك على نمو الكائن الحي وتطوره.
أبو علم الجينوم: فريدريك سانغر (1918-2013)
كان فريدريك سانغر، "أبو علم الجينوم"، واحدًا من أربعة علماء فقط فازوا بجائزتي نوبل والوحيد الذي حصل على كلتيهما في الكيمياء. مُنحت كلتاهما لاختراع طرق لتحديد ترتيب اللبنات البيولوجية للحياة.
تطبيقات علم الجينوم
علم الجينوم: حجم السوق
من المتوقع أن تبلغ قيمة سوق علم الجينوم العالمي حوالي 96.25 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. بلغت قيمة سوق علم الجينوم العالمي 27.90 مليار دولار أمريكي في عام 2021 ومن المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 20.9٪ خلال الفترة المتوقعة من 2022 إلى 2030.
شهد السوق إطلاق العديد من المنتجات في عام 2020 بسبب زيادة المنافسة لتطوير حلول اختبار الجينوم لـ COVID-19. على سبيل المثال، في ديسمبر 2020، أطلقت ThermoFisher فحص Applied Biosystems TaqCheck SARS-CoV-2 Fast PCR - وهو اختبار PCR جديد يعتمد على اللعاب للكشف عن عدوى COVID-19. وبالمثل، في يونيو 2020، أعلنت Cepheid عن تطوير اختبار Xpert Xpress SARS-CoV-2/Flu/RSV أربعة في واحد، والذي يمكنه اكتشاف هذه العوامل الممرضة الأربعة من عينة واحدة. يمكن تشغيل هذا الاختبار على أنظمة GeneXpert الخاصة بـ Cepheid.
علم الجينوم: العوامل الدافعة
- ارتفاع عدد مشاريع الجينوم المدعومة من الحكومة للمساعدة في النمو: أحد العوامل البارزة التي ساهمت في نمو السوق هو العدد المتزايد من مشاريع الجينوم الممولة من الحكومة. تعتبر دراسة الجينوم أداة أساسية يمكن أن تساعد في تطوير علاجات فعالة؛ وهو عامل أساسي وراء استثمار العديد من المنظمات الحكومية في مشاريع الجينوم. على سبيل المثال، تعاونت Genomics England مع NHS وبدأت خدمة طب الجينوم، التي أدرجت تسلسل الجينوم الكامل في الرعاية الطبية الروتينية
- المنتجات الجديدة والخدمات المبتكرة لصالح اعتماد تسلسل الجينوم: أدى التحول نحو الأدوية الشخصية وانخفاض تكاليف التسلسل بسبب إدخال تقنية NGS إلى ظهور العديد من المنتجات والخدمات الجديدة. يصبح السوق تدريجيًا أكثر تنافسية مع دخول لاعبين جدد إلى السوق، وبالتالي تقدم الشركات منتجات وخدمات متطورة لتعزيز مكانتها
أنواع علم الجينوم
يدرس الناس علم الجينوم ويجرون تجارب عليه لأغراض مختلفة. فيما يلي أمثلة على الأنواع المختلفة من علم الجينوم:
- علم الجينوم الهيكلي: يهدف إلى تحديد هيكل كل بروتين مشفر بواسطة الجينوم
- علم الجينوم الوظيفي: يهدف إلى جمع واستخدام البيانات من التسلسل لوصف وظائف الجينات والبروتينات
- علم الجينوم المقارن: يهدف إلى مقارنة ميزات الجينوم بين الأنواع المختلفة
- علم جينوم الطفرات: يدرس الجينوم من حيث الطفرات التي تحدث في الحمض النووي أو الجينوم للشخص
الخلاصة
في الختام، علم الوراثة، الذي يشير إلى دراسة الجينات الفردية وأدوارها في الوراثة، يهدف علم الجينوم إلى التوصيف والقياس الجماعي لجميع جينات الكائن الحي، وعلاقاتها المتبادلة، وتأثيرها على الكائن الحي. الفرق الرئيسي بين علم الجينوم وعلم الوراثة هو أن علم الوراثة يدقق في أداء وتكوين جين واحد بينما يعالج علم الجينوم جميع الجينات، وهي علاقات متبادلة من أجل تحديد تأثيرها المشترك على نمو الكائن الحي وتطوره. شهد السوق إطلاق العديد من المنتجات في عام 2020 بسبب زيادة المنافسة لتطوير حلول اختبار الجينوم لـ COVID-19.
المؤلف: ديبانشي سينغ