ریچارد رزنیک: به انقلاب ژنومیک خوش آمدید

خانم ها و آقایان، ژنوم انسان را به شما عرضه می کنم. (تشویق حضار) کروموزوم یک، بالا سمت چپ. پایین سمت راست، کروموزوم های جنسیت. خانم دو نسخه از آن کروموزوم X بزرگ دارند; مردان دارای X و البته آن نسخه ی کوچک Y هستند. آقایان ببخشند، ولی تنها این چیز کوچک است که شما را متفاوت می کند. پس اگر من روی این ژنوم زوم کنم، حال آنچه شما می بینید، البته، ساختار مارپیچ دوگانه است-- رمز حیات که با این چهار حرف بیوشیمیایی هجی می شود، یا آنچه ما آن را پایه می نامیم، درسته: A،C،G و T. چه تعداد از آنها در ژنوم انسان است؟ 3 میلیارد. آیا این عدد بزرگی است؟ خوب، هر کسی می تواند می تواند از اعداد بزرگی اسم ببرد. ولی در واقع، اگر قرار بود یک پایه را روی هر پیکس از این رزولوشن 1280 در 800 صفحه نمایش قرار دهم، ما به 3000 نمایشگر نیاز خواهیم داشت، تا بتوانیم ژنوم را(به طور کامل) مشاهده کنیم. پس این واقعا بزرگ است.
و شاید به خاطر این سایز بزرگش است که گروهی از مردم-- که همگی دارای کرموزوم Y هستند-- تصمیم به ردیف یابی آن گرفتند. (خنده ی حضار) بعد از گذشت 15 سال، و صرف 4 میلیارد دلار، ژنوم ردیف یابی و منتشر شد. در 2003، آخرین نسخه منتشر شد، و آنها به کار کردن روی آن ادامه دادند. همه ی این کار با ماشینی انجام شده که شبیه این است. 1 دلار برای هر پایه خرج بر می دارد-- روشی بسیار کند برای انجام این کار.
ولی جماعت! من اینجا هستم که به شما بگویم که دنیا کاملا عوض شده است و هیچ کدام شما چیزی در موردش نمی دانید. پس کاری که الان می کنیم این است که ژنوم را می گیریم، شاید 50 کپی از آن بسازیم، تمام این کپی ها را به قطعات کوچک 50 پایه ای ریز می کنیم، و سپس آنها را ردیف یابی می کنیم، در مقیاس کلان و به صورت موازی. و سپس آن را به درون نرم افزار می آوریم، و دوباره آن را سرهم می کنیم و به شما می گوییم که داستان از چه قرار است. فقط برای اینکه به شما دید بدهیم که این چه شکلی است، پروژه ی ژنوم انسان: 3 گیگابایت، درسته؟ یک بار انجام عملیات روی یکی از این ماشین ها: 200 گیگابایت در عرض یک هفته. و همین تابستان، این 200 قرار است به 600 تبدیل شود، و هیچ نشانی از کند شدن این حرکت وجود ندارد. پس هزینه ی هر پایه، برای ردیف یابی هر پایه، 100 میلیون بار افت کرده است. این معادل این است که شما باک خودروتان را در 1998 پر کنید، تا 2011 صبر کنید، و حال می توانید تا سیاره ی مشتری برانید و برگردید، دو بار!
(خنده ی حضار)
جمعیت دنیا، قطعات کامپیوتری، آرشیو کل مقالات پزشکی، قانون مور، روش قدیمی ردیف یابی، و این هم تمام چیزهای جدید. بچه ها، این نمودار لگاریتمی است; شما معمولا خطوطی که این طور بالا می روند را نمی بینید! پس ظرفیت جهانی برای ردیف یابی ژنوم انسان چیزی حدود 50000 تا 100000 ژنوم انسان است، در سال جاری. و ما این را از تعداد ماشین هایی که مورد راه اندازی می شوند می دانیم. انتظار این است که این دوبرابر، سه برابر یا حتی 4 برابر شود سال به سال برای آینده ای پیش بینی شونده. در واقع، یک آزمایشگاه به طور خاص که 20 درصد کل ظرفیت را عرضه می کند. نام آن انستیتو ژنوم بیجینگ است. در ضمن چینی ها در حال برد قطعی این رقابت نیز هستند. معنی این حرف در پزشکی چیست؟
خانمی 37 سال سن دارد. او با سرطان پستان مرحله ی 2 گیرنده ی مثبت استروژن معرفی می شود. با جراحی مداوا می شود، کیموتراپی و تابش اشعه. به خانه می رود. دو سال بعد، او با سرطان مرحله 3 تخمدان باز می گردد. متاسفانه، دوباره تحت عمل جراحی و کیموتراپی قرار می گیرد. سه سال بعد در 42 سالگی باز می گردد با سرطان تخمدان بیشتر و کیموتراپی بیشتر. 6 ماه بعد، با میلوئید لوکمیا شدید باز می گردد. دچار نارسایی تنفسی می شود و هشت روز بعد، می میرد.
پس اول، روشی که این خانم با آن در حال مداوا بود، در زمانی کمتر از 10 سال، شبیه به حجامت خواهد بود. و این به خاطر کسانی است مانند همکار من، ریک ویلسون، و انیستیتو ژنوم دانشگاه واشنگتون، که تصمیم گرفتند به معاینه ی پس از مرگ این زن بپردازند. و او ردیف یابی را انجام داد، او قسمتی از سلول های پوست سالم را برداشت، و قسمتی از مغز استخوان سرطانی، و او کل ژنوم هردو را ردیف یابی کرد در عرض چند هفته، اصلا کار سختی نبود. و سپس او دو ژنوم با استفاده از نرم افزار مقایسه کرد، و چیزی که در میان تمام چیزهای دیگر کشف کرد یک حذف بود، حذف 2000 پایه در میان 3 میلیارد پایه و به طور خاص، ژنی به نام TP53. اگر شما چنین جهش مضری را در ژن داشته باشید، شما با احتمال 90 درصد به سرطان مبتلا خواهید شد.
متاسفانه، این مطلب کمکی به زن نکرد، ولی این مفهومی عمیق و شدید برای خانواده اش دارد. منظورم این است، اگر آنها جهشی مشابه داشته باشند، آنها نیز این تست ژنتیک را انجام می دهند، و متوجه می شوند، و سپس می توانند به طور مرتب تست شوند، و می توانند سرطان را زود مهار کنند و طول عمری به مراتب بلندتر داشته باشند.
حال بگذارید شما را با دوقلوهای بیری آشنا کنم، در سن دو سالگی فلج مغزی آن ها تشخیص داده شد. مادرشان زن بسیار شجاعی است که باور نکرد که علائم بیماری با هم جور در نیاید، و با تلاشی قهرمانانه و جستجوی فراوان در اینترنت او توانست جامعه ی پزشکی را قانع کند که در واقع مشکل دیگری داشتند. بیماری بچه ها در واقع دوپا-رسپانسیو دیستونیا بود. پس به آنها L-Dopa داده شد، و علائم بیماریشان بهبود پیدا کرد، ولی کاملا هم بدون علائم نبودند. مشکلات اساسی باقی ماند.
معلوم شد که آقایی که در این تصویر مشاهده می کنید "جو بری" نام دارد، فردی که دست بر قضا مدیر ارتباطات شرکتی به نام "Life Technologies" بود. آنها یکی از دو شرکتی هستند که این ابزارآلات غول آسای ردیف یابی کل ژنوم را می سازند. پس کاری که او کرد، ردیف یابی ژنوم بچه ها بود. و چیزی که آنها کشف کردند، سری جهش هایی در ژنی به نام SPR بود، که مسئول تولید سروتونین و چیزهای دیگر بود. پس در کنار L-Dopa، آنها داروی سروتونین جدیدی نیز به بچه ها دادند، و اکنون، آنها(بچه ها) عملا معمولی هستند. آقایان، این هرگز بدون ردیف یابی ژنوم انجام شدنی نبود. در آن زمان -- این مربوط به چند سال پیش است-- هزینه ی این کار 100 هزار دلار بود. امروز 10 هزار دلار است. سال بعد 1000 دلار. سال بعد از آن 100 دلار، سال ها را جلو و عقب ببرید. این نشان می دهد که با چه سرعتی در حال پیشروی است.
این "نیک" کوچولو است-- به "بتمن" و تفنگ آبپاش علاقه دارد. و معلوم می شود که او به یک بیمارستان اطفال آمده است با شکمی ورم کرده، مانند قربانیان قحطی. و این به خاطر این نیست که او غذا نمی خورد، موضوع این است که وقتی می خورد، روده اش اساسا باز می شود و مدفوع به درون شکمش می ریزد. بعد از 100 عمل جراحی، به مادرش نگاه می کند و می گوید: "مامان، برام دعا کن. من دارم خیلی درد می کشم." پزشک او دست بر قضا، تجربه ی فعالیت در ژنتیکی بالینی دارد و او مطلقا نمی دانست چه اتفاقاتی دارد می افتد، ولی او می گوید،"بیاید ژنوم این کودک را ردیف یابی کنیم." و چیزی که آنها یافتند، جهشی نقطه ای است در ژنی که مسئولیت کنترل مرگ برنامه ریزی شده ی سلول را دارد. تئوری داده شده این است که او، نسبت به آنچه اساسا برای غذا در شکم اتفاق می افتد واکنشی دفاعی از خود نشان می دهد و این واکنشی طبیعی است که منجر به مرگ برنامه ریزی شده ی سلول ها می شود. ولی ژنی که آن را تنظیم می کند شکسته شده است. و در نتیجه، در میان تمام چیزهای دیگر، متوجه شدند که او باید تحت عمل پیوند مغز استخوان قرار گیرد. و بعد از 9 ماه بازیابی ملال آور، او اکنون می تواند استیک بخورد، با سس A1.
(خنده ی حضار)
آینده ی استفاده از ژنوم به عنوان ابزار جهانی تشخیصی امروز در برابر ماست. امروز، اینجاست. و این بدین معنی است که تمام افرادی درون این اتاق می تواند 5، 10 یا 20 سال بیشتر عمر کند فقط به خاطر این یک چیز. که داستانی بسیار جالب است، مگر اینکه به جای پای انسان روی سیاره مان و توانایی مان برای تولید غذای کافی بیندیشید. معلوم شد که همین تکنولوژی برای رشد خطهایی جدید برای ذرت، گندم، سویا و دیگر غلات است که در برابر خشکسالی، سیل آفت و ضد آفت ها بسیار مقاومند. حالا نگاه کنید، تا زمانی که به رشد جمعیت ادامه دهیم، به پرورش و خوردن غذاهای بهبود یافته ی ژنتیکی نیز ادامه خواهیم داد و این تنها وظیفه ای است که امروز به عهده خواهم گرفت. مگر اینکه در میان حضار کسی باشد که بخواهد از غذا خوردن دست بر دارد؟ هیچ کس، حتی یک نفر.
این یک ماشین تحریر است، ستون اصلی هر میز کاری برای دهه ها. و حقیقت این است که، ماشین تحریر اساسا به وسیله ی این چیز حذف شد. و سپس نمونه های عمومی تر پردازنده های کلمات بیرون آمدند. ولی در نهایت، هر کدام به وسیله ی بعدی قطع می شدند. "باب متکف" ایترنت را اختراع کرد و ارتباط تمام این کامپیوترها را که از بنیان همه چیز را تغییر داد. و ناگهان صاحب "Netscape" شدیم، صاحب "Yahoo" شدیم و ما به معنای واقع تمام حباب "com." را داشتیم. (خنده ی حضار) اگرچه لازم به نگرانی نیست، چرا که سریعا به وسیله ی iPod و Facebook نجات داده شد و صد البته، Angry Birds! (خنده ی حضار)
نگاه کنید، این جایی است که اکنون هستیم. این یک انقلاب ژنومیک است. ما اینجا هستیم. پس آنچه که از شما می خواهم مد نظر قرار دهید: معنی این حرف چیست وقتی که این نقطه ها نماینده ی هر کدام از پایه های ژنوم شما نباشند، ولی آنها به ژنوم های سرتاسر زمین متصل شوند؟ من همین اواخر باید بیمه ی سلامت می خریدم. و من مجبور بودم به این سوال پاسخ دهم: A: من هرگز تست ژنتیک نداده ام، B: انجام داده ام و C: انجام داده ام ولی نمی گویم. خوشبختانه می توانستم گزینه ی A را انتخاب کنم، و در صورتی که مامور بیمه دارد دارد این صحبت ها را می شنود، پاسخم کاملا صادقانه بود. ولی اگر گزینه ی C را انتخاب می کردم چه اتفاقی می افتاد؟
استفاده مشتریان از ژنومیک رشد خواهد کرد. آیا می خواهید بدانید که از نظر ژنتیکی با دوست دخترتان سازگاری دارید؟ البته! ردیف یابی DNA بر روی iPhoneتان؟ برنامه ای برای آن وجود دارد. (خنده ی حضار) کسی ماساژ ژنومیک شخصی می خواهد؟ همین امروز، آزمایشگاهی وجود دارد که آلل 334 از ژنوم AVPR1 را تست می کند، یا همان ژن خیانت. پس اگر امروز، کسی اینجا با پارتنرش حضور دارد، فقط رو کنید بهشان و دهانش را پاک کنید، و آن را به آزمایشگاه بفرستید تا مطمئن شوید. (خنده ی حضار) آیا می خواهید رئیس جمهوری را انتخاب کنید که ژنومش حاکی از نارسایی عضلانی قلبی است؟ حال به این فکر کنید، سال 2016 است و نامزد پیشتاز نه تنها پرداخت های مالیاتی 4 سال قبلش را، بلکه ژنوم خودش را هم منتشر می کند. و به نظر خیلی خوب می آید. و سپس او تمام رقبایش را نیز به انجام این کار فرا می خواند. آیا فکر می کنید چنین اتفاقی نخواهد افتاد؟ آیا فکر می کنید این موضوع به "جان مک کین" کمکی می کند؟
(خنده ی حضار)
چه تعداد از شما در میان حضار دارای نام فامیلی "رزنیک" هستید؟ دستتان را بالا ببرید. کسی هست؟ هیچ کس. معمولا یک یا دو تایی هست. پدر پدر من یکی از 10 برادر رزنیک بود. آن ها همگی از یکدیگر متنفر بودند. و همه ی آنها به نقاط مختلف زمین نقل مکان کردند. پس محتمل است که من با تمام رزنیک هایی که تا کنون ملاقات کرده ام نسبت فامیلی داشته باشم، ولی نمی دانم. ولی تصور کنید که ژنوم من مشخص شده باشد، درون نرم افزار قرار گیرد، و ژنوم عموزاده ی درجه ی سوم من نیز آنجا باشد، و نرم افزاری باشد که قادر به مقایسه ی این دو باشد و این وابسته سازی ها را انجام دهد. تصورش سهت نیست. شرکت من نرم افزاری دارد که همین کار را الان انجام می دهد. و حال یک چیز دیگر را تصور کنید: که این نرم افزار قادر باشد از هر دو طرف بخواهد رضایت مشترکشان را اعلام کنند، "آیا حاضری عموزاده ی درجه سوم خود را ملاقات کنی؟" و اگر هر دو بگویند بله، بفرمایید! به لینکدین کروموزومی خوش آمدید!
(خنده ی حضار)
حال این به نظر خوب می آید، اینطور نیست؟ دورهم جمع شدن های خانوادگی بزرگتری خواهید داشت. ولی شاید چیز بدی هم باشد. چه تعداد پدر در جمعمان هستند؟ دستتان را بلند کنید. خیلی خوب، متخصصین می گویند بین یک تا سه درصد شما واقعا پدر فرزند خود نیستید. (خنده ی حضار) نگاه کنید--
(خنده ی حضار)
این ژنوم ها، این 23 کروموزوم، آنها به هیچ وجه نماینده ی کیفیت روابط ما نیستند یا طبیعت جامعه ی ما-- حداقل فعلا نه. و مانند هر تکنولوژی جدیدی، این واقعا در دستان بشر است که آن را در جهت بهبود نوع انسان به کار برد یا نه. پس از همه ی شما تقاضا دارم که بیدار شوید و همراه باشید و انقلاب ژنومیکی را که دور و بر شما در حال وقوع است را تحت تاثیر قرار دهید
متشکرم.
(تشویق حضار)