اینترنت DNA چیست؟

DNA چیست؟

DNA همان چیزی است که انسان و همه موجودات زنده از آن تشکیل شده اند. DNA یک مولکول اسیدی است که خود تکرار می شود و از نوکلئوتیدها، اصلی ترین ترکیبات کروموزوم ها تشکیل شده است. نوکلئوتید از چهار باز حاوی نیتروژن تشکیل شده است: آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G)، سیتوزین (C). این اتحاد میلیاردها رشته DNA حامل دستورالعمل های ژنتیکی برای توسعه، عملکرد، رشد و تولید مثل همه ارگانیسم های شناخته شده و بسیاری از ویروس ها است.

در موارد نادر، چنین شکل پیچیده ای می تواند منجر به جهشی شود که می تواند به نوبه خود منجر به تغییر شکل های مختلف در آناتومی فیزیولوژیکی شود. متخصصان ژنتیک پزشکی DNA چنین بیمارانی را آزمایش می کنند و بعضی اوقات قادر به یافتن علت ایجاد آن نیستند. چه اشتباهات ژنتیکی در ساختار DNA وجود دارد که منجر به چنین ناهنجاری هایی در آن فرد می شود؟ اگر پزشکان در مورد شخص دیگری که قبلاً علائم مشابهی از آنها نشان داده است تصوری داشته باشند، این امر به آنها کمک می کند تا مشکل را شناسایی کنند و به آنها امکان می دهد درمان همان موارد را برای بیماران فراهم کنند.

برای حل این معضلات وخیم اینترنت DNA پدیدار شده است. اینترنت DNA، بستری که بیمارستان ها و دانشمندان می توانند داده های DNA را برای تعیین توالی ژن به اشتراک بگذارند.

استخراج DNA چیست؟

استخراج DNA خارج‌کردن و جداسازی داکسی‌ریبونوکلئیک‌اسید (DNA) از سلول‌ها یا ویروس‌هایی است که دارای DNA به عنوان ماده ژنتیکی هستند.

DNA استخراج شده برای چه کاری استفاده می‌شود؟

استخراج DNA غالبا گام اولیه در بسیاری از فرایندهای تشخیصی است که برای تشخیص باکتری و ویروس‌ها در محیط زیست و نیز تشخیص بیماری‌ها و اختلالات ژنتیکی استفاده می‌شود. این تکنیک‌ها شامل روش‌های زیر می‌شوند:

فلورسانس در حالت هیبریداسیون ( FISH ) :  یک روش مولکولی است که اکثرا برای شناسایی و شمارش گروه‌های باکتری خاص است.

پلی‌مورفیسم قطعه انتهایی هضم‌شده  ( T-RFLP ) : برای شناسایی، مشخص نمودن و تعیین الگوهای مکانی و زمانی در جوامع باکتری اپی‌پلانکتون دریایی استفاده می‌شود.

توالی‌یابی: بخش‌هایی از ژنوم یا کل آن ممکن است دارای توالی و هم‌چنین عناصر کروموزومی اضافی برای مقایسه با توالی موجود در بانک ژن باشد.

DNA چگونه استخراج می‌شود؟

مرحله 1. شکستن سلول برای آزاد کردن DNA

سلول‌های نمونه از یکدیگر جدا می‌شوند، اغلب به وسیله یک وسیله فیزیکی مانند ورتکس کردن و در محلول حاوی نمک قرار می‌گیرند. یون‌های سدیم مثبت با نمک در محافظت از گروه‌های فسفات منفی که در امتداد ستون فقرات DNA قرار دارند شرکت می‌کنند. سپس مواد شوینده اضافه می‌شود. مواد شوینده لیپید‌ها را در غشای سلولی و هسته تجزیه می‌کند. DNA آزاد شده است چون این غشاها مختل می‌شوند.

مرحله 2: جداسازی DNA از پروتئین‌ها و سایر باقی مانده‌های سلولی

برای به دست آوردن یک نمونه تمیز از DNA، لازم است تا حد زیادی از باقی مانده‌های سلولی حذف شود. این کار را می‌توان با روش‌های مختلف انجام داد. اغلب یک پروتئاز (آنزیم پروتئینی) برای تخریب پروتئین‌های مرتبط با DNA و دیگر پروتئین‌های سلولی اضافه می‌شود. به صورت متناوب، برخی از باقی‌مانده‌های سلولی را می‌توان با فیلتر کردن نمونه حذف کرد.

مرحله 3. رسوب DNA با الکل

در نهایت، الکل یخ زده (یا اتانول یا ایزوپروپانول) به دقت به نمونه DNA اضافه می‌شود. DNA محلول در آب است، اما در حضور نمک و الکل، نامحلول است. در این مرحله رسوب ظاهر می‌شود. اگر مقدار زیادی از DNA وجود داشته باشد، ممکن است یک رسوب سفید ببینید.

مرحله 4. تمیز کردن DNA

نمونه DNA اکنون می‌تواند بیشتر تمیز شود. سپس آن را در یک بافر کمی قلیایی دوباره آماده کرده و آماده استفاده می‌شود.

مرحله 5. تأیید حضور و کیفیت DNA

برای انجام آزمایشات بیشتر، مهم است که غلظت و کیفیت DNA را بدانید. برای تعیین غلظت و خلوص DNA در یک نمونه، می‌توان از خواص چگالی نوری گرفته شده توسط یک اسپکتروفتومتر استفاده کرد. به جای آن، الکتروفورز ژل را می‌توان برای نشان دادن حضور DNA در نمونه خود و نشان دادن کیفیت آن به کار برد.

DNA استخراج شده در چه مواردی بررسی می‌شوند؟

DNA استخراج شده برای تجزیه و تحلیل مولکولی از جمله PCR، الکتروفورز، توالی یابی، اثر انگشت و کلونینگ استفاده می‌شود.

اینترنت DNA!

اینترنت DNA به یک شبکه جهانی متشکل از میلیون ها ژنوم توالی داده شده گفته می شود که می تواند پیشرفت چشمگیری برای تشخیص و درمان بیماری باشد.

تاکنون بیش از 200000 نفر توالی ژنوم خود را تعیین کرده اند و این روند همچنان رو به افزایش است. با این حال، چالش در ژنومیک این است که بسیاری از اطلاعات نجات دهنده فوق، اگرچه قبلاً جمع آوری شده اند، اما هنوز غیرقابل دسترسی هستند.

آنچه لازم است در مورد اینترنت DNA  بدانید

فشارهای زیادی در زمینه ی استفاده از فناوری برای مطالعه همزمان بسیاری از ژنوم ها و مقایسه اطلاعات ژنتیکی با سوابق پزشکی به دلیل امنیت نسبی فضای اینترنت در دنیا وجود دارد با این حالت استفاده از اینترنت DNA در نهایت می تواند منجر به کشف راهکارهایی برای درمان ژنتیک بیماری های شایع و نادر شود. برای پیچیدگی بیشتر این موضوع، همچنین باید تمام نگرانی های اجتماعی و حقوقی را در مورد قوانین حریم خصوصی در نظر گرفته شود. داده های DNA باید توسط دولت ها به شدت محافظت شود زیرا با استفاده از این داده ها می توان افراد را شناسایی کرد و این داده ها مانند اثر انگشت و پرونده های پزشکی بسیار محرمانه و خصوصی هستند.

به دلیل قوانین حریم خصوصی، دانشمندان در مورد به اشتراک گذاشتن داده ها تردید دارند. حتی قرار دادن ژنوم افراد در اینترنت از نظر قانونی خطرناک است.

"بلایی که در زمینه ژنومیک پیش می آید این است که بسیاری از اطلاعات نجات دهنده زندگی، اگرچه قبلاً جمع آوری شده اند، غیرقابل دسترسی هستند." - آنتونیو ریگالادو

دیوید هاوسلر یک متخصص بیوانفورماتیک بهمراه همتایان خود اتحادیه ای ایجاد کرده که بتوان از طریق آن، ژنوم ها را از طریق شبکه رایانه ای نظیر به نظیر با پروتکل ها، رابط های برنامه نویسی و رویکردهای امنیتی خاص، دربیمارستان ها، مراکز تحقیقاتی و کلینیک ها جمع آوری کرد و برای ارزیابی مورد استفاده قرار گیرد.

اصل امنیت به بیماران اجازه می دهد تا انتخاب کنند، آیا آنها می خواهند داده های ژنوم خود را در اینترنت به اشتراک بگذارند. همچنین به آنها امکان می دهد افراد خاصی را که به داده های ژنوم خود دسترسی دارند انتخاب کنند. قرار دادن این قدرت در اختیار کاربران و آگاهی دادن به آنها در مورد چگونگی کمک داده های آنها به کمک به مردم در سراسر جهان به پیشرفت سیستم عامل کمک می کند. اینترنت DNA می تواند به محققان در مطالعه داده های ژنوم و کشف جدید داروهای کمک کند.

داده های ژنومی افراد جمع آوری شده با سرعت بالایی در حال رشد است. اکنون رمزگشایی از داده های ژنومیک بیمار بسیار ارزان تر است. اکثر بیمارستان های سراسر جهان هنوز از نظر فنی معتبر نیستند و بتوانند از پس انبوه داده ها برآیند. ذخیره آنها در ماشین آلات سخت تر و گران می شود. همچنین ، ارسال این ژنوم ها از طریق روش های سنتی مانند Fedx یا حمل آن در محرک قلم ، کارآمدترین روش ها برای حل این مشکل نیستند.

از این رو، وجود آنها در یک سیستم عامل ابری به بیمارستان ها کمک می کند تا آنها را ذخیره کرده و به آنها دسترسی بهینه داشته باشند. Google همچنین ابتکاراتی را برای حمایت از این پلتفرم در نظر گرفته است.

نمونه ای از این سیستم عامل ها Beacon است. یک موتور جستجو که امکان کشف 20 پایگاه داده از ژنوم های انسانی را فراهم می کند که قبلاً عمومی شده و پروتکل های اتحاد را پیاده سازی کرده اند.

چنین ابتکاراتی و نیاز به شناسایی ساختار پیچیده ژنومهای جهش یافته انسان باعث ایجاد اینترنت DNA شده است. اینترنت DNA در حقیقت تغییر مثبتی را در جامعه بشری و زندگی میلیون ها نفر ایجاد کرده است که از بیماری هایی رنج می برند و هنوز هم رنج می برند که هنوز برای جهان پزشکی ناشناخته است.

* وضعيت و مرحله ی اجرا: در حال آزمايش

** شركتهاي فعال در اين حوزه

آمريكا

1. Alphabet/Google Genomics

2. Amazon

3. Illumina

انگليس

1. Oxford Nanopore Technologies/Metrichor

*** پتانسيل ايجاد اختلال اقتصادي ـ اجتماعي ـ امنيتي : متوسط رو به زياد