درباره شرکت 23andMe و نتایج آزمایش ژنتیکی و اجداد آن بیشتر بدانیم
شرکت 23andMe از سال 2006 میلادی فعالیت خود را در کالیفرنیا آغاز کرد. هدف این شرکت، خدمت رسانی به افراد از طریق فهم بهتر ژنتیک آنهاست. 23andMe با بررسی ژنوم موجود در نمونه‌ای که از طریق آزمایش ژنتیکی گرفته شده، اطلاعاتی را در زمینه سلامتی، خصایص فیزیکی و اجداد در اختیار فرد می‌گذارد. در ادامه با جزئیات سه محصول این شرکت بیشتر آشنا می‌شویم. همچنین، 23andMe در حال انجام تحقیقات بر روی موضوعات بیماری دو قطبی، باروری، بیماری پارکینسون، بیماری التهاب روده و بیماری خود ایمنی لوپوس است که تاکنون درمانی برای آنان کشف نشده است.
معرفی محصولات شرکت 23andMe و نحوه انجام آزمایش ژنتیکی آن
23andMe سه محصول در زمینه سلامتی، خصایص فیزیکی و اجداد ارائه کرده است. کاربر می‌تواند در سایت این شرکت هر یک از این محصولات را خریداری کند. پس از خریداری هر یک از این محصولات، کیت آزمایش ژنتیکی در کمتر از یک هفته برای فرد ارسال می‌شود. همراه کیت، یک دفترچه راهنما برای معرفی بخشهای مختلف کیت و نحوه استفاده از آن نیز وجود دارد.
محتوای داخل کیت شرکت 23andMe
اینطور هست که فرد بوسیله funnel lid & saliva collection tube بزاق دهانش را گرفته; بعد در آن را ببندد و باید 5 ثانیه آن را تکان دهد. بعد funnel lid را بچرخاند تا از saliva collection tube جدا شود و funnel lid را با tube cap ببندد. سپس نمونه را داخل specimen bag در جعبه کیت گذاشته و برای کمپانی 23andMe پست کند. 23andMe بعد از 3 الی 5 هفته، گزارش نتایج را در حساب کاربری فرد در سایت بارگذاری می‌کند.
در ادامه با جزئیات سه محصول این شرکت بیشتر آشنا می‌شویم.
1-محصول اجداد به همراه خصایص فیزیکی
این محصول با استفاده از نتایج آزمایش ژنتیکی و آزمایش اجداد، اطلاعاتی را درباره پیشینه فرد ارائه می‌کند. این اطلاعات عبارتند از:
- محل زندگی و سالهای زندگی نیاکان تا بیش از 500 سال پیش
- درخت خانوادگی و بیان مقدار ژنوم مشترک بین اعضای فامیل (برای استفاده از این خدمت، اعضای فامیل باید در سایت شرکت مشخص کنند که با هم خویشاوند هستند)
- قومیت فرد
- مبدا مکانی جد مادری و جد پدری ( برای خانمها فقط جد مادری مشخص می‌شود چون کروموزوم Y را ندارند)
محصول اجداد به همراه خصایص فیزیکی شرکت 23andMe
همچنین این محصول اطلاعاتی درباره خصایص ظاهری از جمله موارد زیر را به فرد ارائه می‌کند:
- رنگ مو
- نوع ذائقه فرد به نمک و شیرینی‌جات
- خصایص ظاهری صورت
هزینه این محصول، 99$ است.
2-محصول اجداد به همراه سلامتی
این محصول شامل محصول اجداد به همراه خصایص فیزیکی و بیش از 150 گزارش برای سلامتی فرد است. محصول اجداد به همراه سلامتی اطلاعاتی را با استفاده از نتایج آزمایش ژنتیکی و آزمایش اجداد، درباره سلامتی فرد ارائه می‌کند. این اطلاعات شامل:
- تاثیر ژنوم روی سلامتی (برای مثال چند درصد محتمل هست که فرد دیابت نوع دوم داشته باشد یا چقدر فرد مستعد به بیماری سلیاک -نوعی بیماری خود ایمنی در روده کوچک- هست)
- تاثیر ژنوم بر روی نحوه زندگی فرد (مثل خواب، رژیم غذایی و تمرین بدنی)
- بررسی بیماری‌های ارثی که ممکن است به فرزند منتقل شوند
هزینه این محصول 199$ است.
محصول اجداد به همراه سلامتی شرکت 23andMe
3-محصول VIP اجداد به همراه سلامتی
محصول دیگر شرکت 23andMe، محصول VIP هست که شامل 2 کیت ارسالی است. برای هر کیت، با استفاده از نتایجی که از آزمایش ژنتیکی و آزمایش اجداد گرفته می‌شود، گزارش محصول اجداد به همراه سلامتی ارائه داده خواهد شد. تفاوت این محصول با محصول قبلی در این است که تا یکسال فرد خواهان می‌تواند کیت را برای شرکت 23andMe ارسال کند. هزینه این محصول 499 دلار هست.
تا به اینجا اطلاعاتی درباره خود شرکت 23andMe و جزئیات هر یک از سه محصول آن داده شد. در ادامه با نتایج آزمایش ژنتیکی شرکت 23andMe و آنالیز آن بیشتر آشنا خواهیم شد.
آنالیز نتایج آزمایش ژنتیکی شرکت 23andMe
پس از بازگشت کیت از طرف مشتری، 23andMe با استفاده از چیپ شرکت ایلومینا (Infinium Global Screening Array-24 v1.0 BeadChip) و استخراج DNA فرد از بزاق نمونه دریافتی، توالی برخی اسنیپهای کروموزومهای اتوزومال، میتوکندری و دو کروموزوم جنسی را در ژنوم فرد بررسی می‌کند. نتایج این بررسی در یک فایل به اسم raw genetic data ذخیره می‌شود. این فایل شامل مقایسه ژنوم فرد با ژنوم مرجع GRCH37- hg19 در positive strand است. raw genetic data شامل شناسه تمامی اسنیپ های فرد است و از روی این فایل می‌توان اطلاعاتی را در زمینه سلامتی، ژنتیک پیشینیان و خصایص فیزیکی فرد ارائه داد.
در این فایل طبق عکس زیر، شناسه اسنیپ به همراه شماره کروموزوم، مکان آن و ژنوتیپ فرد بیان شده است. برخی ژنوتیپ‌ها – – هستند که به معنی insertion and deletion است. برخی شناسه اسنیپ‌ها با حرف i شروع شدند که از Internal گرفته شده; به این معنی است که اسنیپ در تعداد کمی از افراد دیده شده و عمومیت ندارد و یا دانش کافی از آن تابه‌حال وجود نداشته است. بنابراین، به اسنیپ شناخته نشده، یک آیدی دیگر اختصاص دادند تا اگر در آینده اطلاعاتی راجع به آن پیدا شد، کار با این فایل راحتتر باشد.
محتوای raw genetic file شرکت 23andMe
در ادامه بیان می‌شود که چطور می‌توان بین توالی اسنیپهای فرد و خصایص فیزیکی و بیماریها ارتباط برقرار کرد و چطور به قومیت فرد، مکان جغرافیایی پیشینیان و سالهای زندگی آنها پی برد.
برقراری ارتباط بین توالی اسنیپ و فنوتیپ
دیتابیس‌های معروفی هستند که در آنها توالی اسنیپ به همراه فنوتیپ و بیماری ذکر شده است. برخی از این دیتابیس‌های رایگان عبارتند از:
- Ensemble یک genome browser در مهره‌داران هست که کار تحقیقاتی در حوزه مقایسه ژنومی، تکامل، تغییرات موجود در ژنوم(variants) و تنظیم کننده‌های رونویسی انجام می‌دهد. این دیتابیس با استفاده از BLAST , BLAT, BIOMART و VARIANT EFFECT PREDICTOR بر روی ژنومها حاشیه نویسی می‌کند; قابلیت انجام multiple alignment دارد; می‌تواند عملکردهای تنظیمی را پیش بینی کند و اطلاعاتی را درباره بیماریها جمع آوری کند.
- ClinVar از NCBI گرفته شده و اطلاعاتی را درباره variants موجود در ژنوم و ارتباط آن با سلامتی انسانها جمع آوری می‌کند. در واقع این دیتابیس با ارائه یک مدرک معتبر ارتباط بین ژنوتیپ و فنوتیپ را نمایش می‌دهد. در این دیتابیس برای هر نمونه، یک برچسب برای ارتباط بین فنوتیپ و ژنوتیپ زده می‌شود که نوع اهمیت آن رابطه را نشان می‌دهد. این برچسب می‌تواند از نوع خوش‌خیم، احتمالا خوش‌خیم، شناخته نشده، احتمالا بدخیم و بدخیم باشد.
- dbSnp از NCBI گرفته شده و اطلاعاتی مختص single nucleotide variations ،microsatellite (تکرار توالی یک موتیف در سطح ژنوم که با مارکر خاصی در PCR قابل شناسایی است)، حذف و اضافه کردن توالی کوچک به ژنوم در یک جمعیت خاص، فرکانس جمعیت، molecular consequences (درباره تاثیر تغییرات توالی پروتئین در عملکرد پروتئین به هنگام تولید محصول خود) و نگاشت بین variants در ژنوم و یک ژنوم مرجع را جمع آوری می‌کند. با استفاده از این دیتابیس می‌شود بررسی کرد که آیا کسی درباره variant موردنظر تاکنون گزارشی ثبت کرده است. همچنین، این دیتابیس علاوه بر SNP شامل انواع دیگر variants مثل افزوده شده، حذف و multinucleotide polymorphisms هم است.
با مقایسه توالی اسنیپ فرد با اطلاعات موجود در این دیتابیسها، می‌توان به بیماری و خصایص فیزیکی موجود در نمونه آزمایش ژنتیکی پی برد.
برقراری ارتباط بین توالی اسنیپ و قومیت
برای بررسی قومیت، باید مجموعه‌ای از این اسنیپ‌ها را با ژنوم افراد از سر تا سر جهان با هم مقایسه کرد. برای این مقایسه می‌توان از دیتابیس‌های معروف 1000genomes, EXac, gnomAD exomes و gnomAD genomes کمک گرفت.
23andMe برای مقایسه ژنوم از 14000 نمونه آزمایش ژنتیکی که قومیت آنان را می‌داند، استفاده کرده است. به اسنیپ‌هایی که مختص Ancestry Composition هستند، Ancestry Information Marker SNPs (AIMs) گویند.
در این مقاله، 23andMe برای مساله ژنوم مرکب (admixture) از چند قومیت، ژنوم فرد را به پنجره‌های کوچک (در حدی کوچک که دو قومیت یکجا نیفتد) می‌شکند. سپس phasing انجام می‌دهد تا مشخص شود که کروموزوم پدری و مادری فرد شامل چه T,A,G,C ای بوده است. بعد با استفاده از SVM باینری مشخص می‌کند که این تکه مختص کدام قومیت هست. بعد به ازای نتایج 2 از k تا جمعیت و بررسی اینکه کدام قومیت بیشتر انتخاب شده، آن تکه به قومیتی که بیشتر تکرار شده، اختصاص داده می‌شود. برای رمزگذاری ورودی SVM به‌جای one hot encoding از استرینگ کرنل استفاده شده است.
23andMe با استفاده از autoregressive pair hidden Markov mode خطای phasing را smooth می‌کند و مقادیر confidence score را محاسبه می‌کند. سپس با استفاده از ایزوتونیک رگرسیون، مقادیر confidence scores را تا جای ممکن recalibrate می‌کند. سپس یک درخت سلسله مراتبی می کشد تا قومیت شخص را مشخص کند. نود ریشه برابر امتیاز یک هست که از جمع امتیاز فرزندانش حاصل شده است. هر نود شامل جمع score بچه های خودش است. طبق ترشولدی که تعریف می شود، 23andMe قومیت یک بخش از ژنوم را به نودی اختصاص می‌دهد که score آن به ترشولد رسیده باشد و فاصله کمتری تا برگ داشته باشد. اگر نود یافت شده، ریشه باشد، برچسب unclassified به آن تکه از ژنوم می‌دهد. اینگونه قومیت تکه‌های کوچک ژنوم مشخص می‌گردد.
سخن پایانی
در این مطلب اطلاعاتی درباره شرکت 23andMe و محصولات آن داده شد. 23andMe با استفاده از آزمایش ژنتیکی که از بزاق دهان نمونه برداری می‌کند، اطلاعات مفیدی را در زمینه نیاکان و سلامتی به فرد گزارش می‌دهد. این اطلاعات با برقراری ارتباط بین ژنوم – فنوتیپ و ژنوم – قومیت حاصل می‌گردند. 23andMe در تلاش است که ژنوم افراد را بهتر بشناسد تا به افراد در زمینه ژنتیکی کمک بیشتری کند.