فك شفرة الجينات: استكشاف آفاق علم الجينوم
نظرة عامة
علم الجينومهو مجال متعدد التخصصات في علم الأحياء يركز على هيكل ووظيفة وتطور ورسم الخرائط وتحرير الجينومات. الجينوم هو المجموعة الكاملة من الحمض النووي للكائن الحي، بما في ذلك جميع جيناته بالإضافة إلى تكوينه الهرمي ثلاثي الأبعاد. على عكس علم الوراثة، الذي يشير إلى دراسة الجينات الفردية وأدوارها في الوراثة، يهدف علم الجينوم إلى التوصيف الكمي والجمعي لجميع جينات الكائن الحي، وعلاقاتها المتبادلة، وتأثيرها على الكائن الحي.
قد توجه الجينات إنتاج البروتينات بمساعدة الإنزيمات وجزيئات المرسال. بدورها، تشكل البروتينات هياكل الجسم مثل الأعضاء والأنسجة بالإضافة إلى التحكم في التفاعلات الكيميائية وحمل الإشارات بين الخلايا.
يشمل علم الجينوم أيضًا تسلسل وتحليل الجينومات من خلال استخدام التسلسل عالي الإنتاجية للحمض النووي والمعلوماتية الحيوية لتجميع وتحليل وظيفة وهيكل الجينومات بأكملها.
علم الجينوم مقابل علم الوراثة
يختلف علم الجينوم 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 يفحص أداء وتكوين جين واحد بينما يتناول علم الجينوم جميع الجينات، وعلاقاتها المتبادلة لتحديد تأثيرها المشترك على نمو وتطور الكائن الحي.
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 الجائزتين في الكيمياء. مُنحت كلتاهما لاختراع طرق لتحديد ترتيب اللبنات البيولوجية للحياة.
تطبيقات علم الجينوم
علم الجينوم: حجم السوق
من المتوقع أن يبلغ حجم سوق علم الجينوم العالمي حوالي 96.25 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030. وقد بلغت قيمة حجم 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 عام 2022 إلى عام 2030.
شهد السوق إطلاق العديد من المنتجات في عام 2020 بسبب ارتفاع المنافسة لتطوير حلول اختبار الجينوم لـ COVID-19. على سبيل المثال، في ديسمبر 2020، أطلقت ThermoFisher مقايسة PCR السريعة المطبقة TaqCheck SARS-CoV-2 Biosystems—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 الكشف عن هذه المسببات المرضية الأربعة من عينة واحدة. يمكن تشغيل هذا الاختبار على أنظمة GeneXpert الخاصة بـ Cepheid.
علم الجينوم: العوامل المحركة
- العدد المتزايد من المشاريع الجينومية المدعومة من الحكومة للمساعدة في النمو:أحد العوامل البارزة التي ساهمت في نمو السوق هو العدد المتزايد من المشاريع الجينومية الممولة من الحكومة. تعتبر الدراسة الجينومية أداة أساسية يمكن أن تساعد في تطوير علاجات فعالة؛ وهو عامل أساسي يدفع العديد من المنظمات الحكومية إلى الاستثمار في المشاريع الجينومية. على سبيل المثال، تعاونت Genomics England مع NHS وبدأت خدمة الطب الجينومي، والتي أدرجت تسلسل الجينوم الكامل في الرعاية الطبية الروتينية
- المنتجات الجديدة والخدمات المبتكرة لصالح اعتماد التسلسل الجينومي:أدى التحول نحو الأدوية الشخصية وانخفاض تكاليف التسلسل بسبب إدخال تقنية NGS، إلى إنتاج العديد من المنتجات والخدمات الجديدة. أصبح السوق تدريجيًا أكثر تنافسية مع دخول لاعبين جدد إلى السوق، وبالتالي تقوم الشركات بتقديم منتجات وخدمات متقدمة 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 الميزات الجينومية بين الأنواع المختلفة
- علم جينوم الطفرات: يدرس الجينوم من حيث الطفرات التي تحدث في الحمض النووي أو الجينوم للشخص
خلاصة
في الختام، يشير علم الوراثة، إلى دراسة الجينات الفردية وأدوارها في الوراثة، ويهدف علم الجينوم إلى التوصيف الكمي والجمعي لجميع جينات الكائن الحي، وعلاقاتها المتبادلة، وتأثيرها على الكائن الحي. الفرق الرئيسي بين علم الجينوم وعلم الوراثة هو أن علم الوراثة يفحص أداء وتكوين جين واحد بينما يتناول علم الجينوم جميع الجينات، وعلاقاتها المتبادلة من أجل تحديد تأثيرها المشترك على نمو وتطور الكائن الحي. شهد السوق إطلاق العديد من المنتجات في عام 2020 بسبب ارتفاع المنافسة لتطوير حلول اختبار الجينوم لـ COVID-19.
المؤلف:ديبانشي سينغ