استضافت جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية المؤتمر الدولي الأول لأبحاث علم الوراثة اللاجينية البيئية 2017، وذلك من 12 إلى 15 فبراير. وكرّس المؤتمر برنامج أبحاث تعاوني استراتيجي بين برنامج علم الوراثة اللاجينية البيئية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (KEEP) ومركز أبحاث علم الوراثة اللاجينية والتفاعلات الأيضية (الاستقلابية) (CEM) في جامعة كاليفورنيا في إرفاين، ومختبر التعبير الجيني في معهد سولك للدراسات البيولوجية في كاليفورنيا في الولايات المتحدة. وغطت الفعالية الأدوار الميكانيكية متعددة الأوجه التي يلعبها فوق الجينوم واختلاف الأنماط الظاهرية في التطور وهوية الخلية والنسيج والتكيف وإعادة توليد النسيج والوراثة.

وفي كلمته الافتتاحية، ناقش فاليريو أورلاندو، أستاذ العلوم البيولوجية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، ورئيس برنامج علم الوراثة اللاجينية البيئية (KEEP)، أهداف البرنامج ورؤيته.

وقال أورلاندو شارحاً: "تُعدّ هوية وأداء أي خلية أو عضو نتيجة لعملية ديناميكية تتألف من تفاعل متواصل بين الجينوم والبيئة تنتهي ببناء ما نسميّه ذاكرة الخلية. وتحوي هذه الذاكرة عدة طبقات أو برامج تتيح التكيّف مع ظرف بيئي متغير بصورة طبيعية".

وتابع كلامه قائلاً: "تدرس أبحاث علم الوراثة اللاجينية كيف يمكن لخلية محددة أو عضو محدد أن يضبط وينظم تشغيل وإيقاف تلك البرامج المختلفة، مما يكشف الطبيعة متعددة الأوجه للمعلومات الوراثية والتنوع الحيوي. لقد بات قياس المتغيرات الجزيئية والكيميائية الكامنة وراء هذه العمليات ممكناً في الوقت الحالي، مما يفسح المجال أمام حلّ الأساس الجزيئي لوظيفة الجينوم في أعضاء مختلفة وفي الصحة البشرية والأمراض".

وأضاف: "نريد أيضاً لنكهة المؤتمر متعددة الاختصاصات والأنظمة أن تكون بمثابة اقتراح ثقافي أصيل في هذا الميدان، ما يجعل من هذا المؤتمر مناسبة فريدة، نأمل تكرارها مجدداً في المستقبل. وتعكس دراسة التنوع الحيوي أيضاً روح جامعتنا، التي تشجع على بناء ثقافة تتخطى العلوم، وتسلط الضوء على إسهام العلم في جمعنا معاً".

معلومات جديدة عن الوراثة اللاجينية

ركز المتحدث في المؤتمر، البروفيسور عظيم سوراني من جامعة كامبرديج، في سياق محاضرته الرئيسية على الخط الإنتاشي للبشر، ومواصفات الخلايا المنتشة البدئية (PGCs) لدى البشر والثدييات والعواقب المحتملة لهذا على التطور البشري والأمراض.

وأشار إلى أن: "مرحلة إعادة برمجة دورة الخط الإنتاشي تمتاز بأهمية كبيرة. ونحن نسعى للاقتراب أكثر مما نعتقد أنه يحدث في عمليات الخلية البشرية، وينبغي أن نأخذ الخلايا وأن نجد الظروف التي تطلق التعبير عن واصمة محددة. وكان إيجاد التسلسل الجيني على مستوى الخلية المفردة هو أول ما رغبنا في إنجازه. ولا تزيد نسبة الترميز في الجينوم عن 2 بالمئة فقط، أما الباقي فهو عبارة عن الكثير من العناصر المتكررة. ولذلك، لا يعتبر الجينوم مجموعة ساكنة من التعليمات التي انتقلت من جيل لآخر".

وأضاف: "تنظم الجينات المطبوعة فيزيولوجيا الثدييات وسلوكها ونموها. وتنتقل هذه الطبعات عبر الأجيال، ويعاد ضبطها في كل خط إنتاش بشري".

من خلية إلى أخرى

قدم البروفيسور يوهان غراف من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا محاضرة رئيسية بعنوان "أستلة الهيستون– الذاكرة الجزيئية تساعد الكروماتين" ركزت على الدور الذي يلعبه نزع أستلة الهيستون في التلف العصبي واضطراب الكرب التالي للرضخ والمكونات الكيميائية التي تعيق نزع أستلة الهيستون. وشرح كيف يمكن لهذا التعديل الوراثي اللاجيني أن يصبح نموذجاً جديداً للتدخلات العلاجية في حالة الضعف المعرفي.

وقال: "بالنسبة لي، فقد بدأ ميدان علم الوراثة اللاجينية والبيولوجيا العصبية بمقال كتبه فرانسيس كريك. وبأبسط تعبير ممكن، فالذاكرة هي انتقال إشارات من خلية لأخرى، فأدمغتنا ليست مُعدّةً للاحتفاظ بالذاكرة وقتاً طويلاً جداً. ويُعدّ مرض الزهايمر المرض التنكسي العصبي الأوسع انتشاراً في العالم في أيامنا هذه، وقد توصلنا من خلال أبحاثنا إلى أن الحصار المعرفي المرتبط بالزهايمر قابل للانعكاس".

دور الطبيعة والبيئة في تعديل المورثات

من المفهوم أن لبيئة أسلافنا أثر كبير على وراثة مورثاتنا. ويمكن لحمية الأم أثناء الحمل، مثلاً، أن تؤثر على البروفيل الوراثي اللاجيني، فضلاً عن أن حمية والديك وأجدادك وأجداد أجدادك قد تؤثر تأثيراً مباشراً عليك. وبدورك، ستنقل هذه المعلومات الوراثية إلى الأجيال القادمة.

وناقش تيموثي رافاسي، أستاذ الهندسة البيولوجية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، وراثة الجينات في كلمته الرئيسية، التي كان عنوانها "التكيف السريع العابر للأجيال لدى سمك الشعب المرجانية مع تغيّر المناخ".

قال رافاسي: "يمكن للبيئة أن تصوغ (فوق) الجينوم؛ وهو مكون يتفاعل مع البيئة، ما من شأنه أن يصوغ النمط الظاهري. وتحرّض المواد الكيمياوية والملوثات التغيرات الوراثية اللاجينية، ويمكن للحمية والغذاء صياغة فوق الجينوم. وعلاوة على ذلك، فمن شأن الحمية السيئة التي يتبعها الوالدان أن تزيد من فرصة وراثة أطفالهم للبدانة مثلاً".

وناقش يولي غروسنيكلاوس من المعهد الفيدرالي السويسري للتقنية في زيورخ كيف يؤدي تغيّر المناخ إلى تهديد التنوع الحيوي والزراعة تهديداً مباشراً، معترفاً بإمكانية تأقلم النباتات الضخمة ذات الدرجة المجهولة مع البيئة المتغيرة.

وشرح ذلك قائلاً: "نحن نؤخر التوصل إلى فهم ما يحدث في النباتات. أما في الثدييات، فالأمثلة الواضحة على الوراثة اللاجينية العابرة للأجيال قليلة جداً؛ ولكن هذا مختلف تماماً في النباتات. فالتنوع الوراثي اللاجيني موجود، وقد يكون شديد الاستقرار ويسهم في التنوع الإيكولوجي. وفي النباتات، يمكن وراثة فوق الأليلات خلال عدة أجيال".​

البروفيسور باولو ساسون-كورسي من جامعة كاليفورنيا في إرفاين يتحدث أثناء كلمته في إطار فعاليات مؤتمر أبحاث علم الوراثة اللاجينية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية. من تصوير ليلي هوفانيسيان. ​​

وناقش البروفيسور باولو ساسون-كورسي من جامعة كاليفورنيا في إيرفاين علم الوراثة اللاجينية والتغذية والساعة اليوماوية في كلمته الرئيسية. وأشار إلى أن الساعة اليوماوية تتحكم بمجموعة من الوظائف الفيزيولوجية والأيضية (الاستقلابيّة)، وشرح أهميتها الكبيرة في فهم التفاعل بين النظم اليوماوية والعمليات الأيضية (الاستقلابيّة) على مستوى محدد في الخلية أو النسيج. وأسهب في شرح الأدلة التي تؤكد على دور الساعة اليوماوية في الربط بين التحكم بالأنزيمات والأيض (الاستقلاب) الخلوي، وأن هذه الأبحاث ذات عواقب بعيدة المدى على الفيزيولوجيا البشرية والأمراض.

وقال ساسون-كورسي: "لدينا ساعة في دماغنا، ولكننا نملك ساعات أيضاً في سائر أنحاء جسدنا، وهذه الساعات ترتبط مباشرة بالأيض (الاستقلاب)، مع آلاف الجينات المرتبطة بهذه الساعات. وتتحكم الساعة اليوماوية بدورة النوم، وقد يؤدي اضطراب هذه الساعة إلى ظروف مرضية مختلفة. ومن شأن اضطراب الدورة اليوماوية أن يؤدي إلى زيادة الوزن، وأن يؤثر على الأيض (الاستقلاب). فلن تفقد دورتك اليوماية إذا تناولت ثلاث وجبات بيتزا يومياً، ولكنها ستكون مختلفة عن الدورة اليوماوية عندما تتناول غذاءً صحياً.

وفي سياق كلمته عن تنظيم الجينات وتعديلات الهيستون في دورة أيض (استقلاب) الخميرة (YMC)، تحدّث البروفيسور ألبيرتو ميرشانت غونزاليز من جامعة أكسفورد عن احتمال توقف دورة أيض (استقلاب) الخميرة في حال منعت عمليات استبدال الحمض الأميني تعديلات الهيستون، مما يشير إلى أن تعديلات الهيستون قد تكون هي المسؤولة عن تنظيم دورة الانتساخ.

وشرح ذلك قائلاً: "يمكن للأستلة التساهمية والمتيلة أن تعدّلا الهيستونات عند ثمالات الليسين. فللأستلة والمتيلة توزيعات مختلفة على طول الجينات. وسعة الاهتزازات أكبر بكثير بالنسبة للحمض النووي الريبي (RNA) والأستلة قياساً بالمتيلة. وتوجد أدلة كبيرة على أن الهيستونات تتحكم بدورة الأيض (الاستقلاب). ونحن في أكسفورد مهتمون بتطوير تحكم بالنظام خاص بأبحاثنا".​

تمثيلات علمية للمهمة

من اليسار إلى اليمين: البروفيسور فاليريو أورلاندو، وباولو ساسون-كورسي وإيميليانا بوريلي ويولي غروسنيكلاوس وخوان كارلوس بيلمونت يشاركون في مناقشات الطاولة المستديرة في المؤتمر. من تصوير ليلي هوفانيسيان. ​​