مقاله‌ای که برنده پولیتزر شد: بیماری مرموز پسربچه چشم‌آبی (۲)

قسمت اول این نوشته را در اینجا بخوانید.

خواندن شرح حال نیکلاس که آمیلین به صورت آنلاین منتشر کرده بود، هووارد جاکوب را متقاعد کرد که به این خانواده کمک کند. غربال کردن ژنوم نیکلاس به امید پیدا کردن ژن ناقص، کار مخاطره‌آمیزی بود که ممکن بود هیچگاه به نتیجه نرسد. اما او و والدین نیکلاس نمی‌توانستند از انجام این کار پرهزینه صرف‌نظر کنند و از آخرین امیدشان صرف نظر کنند.

جیمز وربسکی، مسئول سکانس کردن ژن‌های نیکلاس شد. نقشه ژنتیکی هر انسان با انسان دیگر بسیار متفاوت است. خیلی از این تغییرات ژنتیکی کاملا بدون ضرر هستند، بعضی‌های آنها مفید هستند، اما بعضی از این تغییرات منجر به بیماری‌هایی می‌شوند. سؤالی که مطرح این بود که به فرض صرف چند ماه وقت و تهیه نقشه ژنتیکی نیکلاس، پزشکان چطور باید متوجه می‌شدند که کدام تغییر عامل بیماری نیکلاس است؟

سرانجام در نشستی در دانشکده پزشکی، با حضور ۱۰ پزشک و دانشمند، تصمیم گرفته شد که سکانس کردن ژن‌های نیکلاس انجام شود، البته تصمیم گرفته شد که همه ژن‌های نیکلاس نقشه‌برداری نشود، کاری که دو میلیون دلار هزینه دارد. به جای آن تصمیم گرفته شد که تنها از اکسون‌ها exon ژنوم او که کمی بیشتر از یک درصد کل ژنوم او هستند، نقشه‌برداری شود. اکسون‌های قسمتی از ژن هستند که دستورالعمل‌های ساخت پروتئین‌ها را دارند. نقص در ساختن پروتئین‌ها، باعث بسیاری از بیماری‌ها می‌شود. با وجود محدود کردن نقشه‌برداری و محدود کردن آن به اکسون‌ها، باز هم این کار هزینه‌ای حدود ۷۵ هزار دلار داشت، هزینه‌ای که باید به گونه‌ای تأمین می‌شد.

اما درست در همین زمان، یک متخصص خون و یک متخصص پیوند مغز استخوان به پدر و مادر نیکلاس پیشنهاد کردند که با انجام یک شیمی‌درمانی سنگین، او را درمان کنند. این دو هم البته به تشخیص قطعی بیماری نیکلاس دست نیافته بودند، اما از آنجا که بیماری او را شبیه کرون می‌دانستند، متقاعد شده بودند که انجام درمانی که به کار بیمار کرون می‌آید، ممکن است به نیکلاس هم کمک کند. این دو پزشک امید داشتند که در صورتی که نیکلاس شیمی‌درمانی را تاب بیاورد، سیستم ایمنی او درست کار کند و دیگر منجر به بیماری شنود. اما همین اگر و اما برای مادری که شب‌های زیادی امید زنده بودن فرزندش را تا صبح نداشت، بسیار سنگین بود. آمیلین باید چه کار می‌کرد، به امید پیدا شدن درمان ژنتیکی رؤیایی می‌نشست یا شیمی‌درمانی را قبول می‌کرد؟

نقشه‌برداری از ژنوم نیکلاس باید هم از سوی کمیته‌های اخلاقی تأیید می‌شد و هم منافاتی با مقررات موجود نمی‌داشت. طبق مقررات بیمارستان اطفال، هزینه کردن بودجه کلان برای درمان یک بیمار ممنوع است، اما هووارد جاکوب این گونه استدلال کرد که کاری که آنها در صدد انجامش هستند، تنها نجات جان یک انسان نیست، بلکه به منزله یک طرح آزمایشی است که می‌تواند در آینده به صورت مشابهی جان افراد بسیار زیادی را نجات بدهد.  اما از سوی دیگر نقشه‌برداری از ژن‌های نکیلاس ممکن بود با این انتقاد مواجه شود که برخلاف مقررات ممنوعیت پژوهش روی سوژه‌های انسانی است، اینجا هم پزشکان دلیل آوردند که این کار پژوهش نیست، بلکه تلاشی برای کمک به یک بیمار است.

در واقع نقشه‌برداری ژن‌های نیکلاس هم آزمایش یک فناوری برای کمک آتی به دیگران و هم برای کمک شخصی به او بود.

کار دشواری بعدی، جمع‌آوری پول بود، کاری که جاکوب به سبب یک تجربه قبلی در آن مهارت داشت، او قبلا با گروه‌های تجاری صحبت کرده بود و موفق شده بود یک شرکت استارت‌آپ به نام PhysioGenix تأسیس کند که به سازندگان داروها امکان آزمایش ترکیباتشان را می‌داد. تماس‌های او جواب داد و به علاوه شرکتی که ماشین‌های سکانس‌کننده را می‌سازد، حاضر به همکاری شد.

آمیلین، با وجود اینکه بارها از آزمایشات قبلی ناامید شده بود، این بار خوشبین بود. پیش از این ۹ بار تست‌های ژنتیکی و ۳۵ بار تست‌های ایمنی‌شناسی روی نیکلاس انجام شده بود، اما هیچ یک نتیجه‌ای نداده بود.

محققان، از نیکلاس خون گرفتند و بعد از جدا کردن گویچه‌های سرخ و پلاسما و پلاکت، گویچه‌های سفید را باقی گذاشتند و بعد به صورت دستی DNA را از هسته آنها استخراج کردند. در مرحله بعد رشته‌های بلند DNA که ۳.۲ میلیارد جفت باز آلی دارند با قطعات کوچک ۵۰۰ تا ۸۰۰ باز شکسته شدند. همه این قطعات روی تراشه‌‌ای به اندازه یک اسلاید میکروسکوپ ریخته شدند، محققان با استفاده از این تراشه قطعات اکسون‌ای را غیر اکسون‌ای جدا کردند.

سپس، ماشین مخصوص نقشه‌بردازی تک تک قطعات را می‌خواند و بعد آنها دوباره روی هم سوار می‌کند.

در مرحله بعد با مطالعه دقیق متون پزشکی، فهرستی از دو هزار ژن مظنون ایجاد بیماری نیکلاس تهیه شد. آنها احتمال فراوان می‌دادند که یکی از همین ژن‌ها عامل بیماری نیکلاس باشد، گرچه احتمال داشت ماشین سکانس ژن‌های دیگری را هم متهم بکند.

در واقع طبق پیشبینی قبلی، بیش از ۱۶ هزار تفاوت ژنی بین ژنوم نیکلاس و ژنوم اصطلاحا نرمال پیدا شد. اما کدام یکی از این تغییرات، عامل بیماری نیکلاس بود؟؟ چگونه می‌شد یک تغییر خاص را مسئول دانست؟ در اینجا بود که دانشمندان به کمک گروهی از توسعه‌دهندگان نرم‌افزاری، برنامه‌ای با نام لاتین Carpe Novo یا تازه‌ها را دریاب نوشتند ، این برنامه، الگوریتم‌های تازه و پیشین و همچنین اطلاعات منابع اطلاعاتی مختلف را درهم‌می آمیزد تا بتواند درجه اهمیت تغییرات ژنی در ایجاد یک بیماری خاص را حدس بزند.

تا ماه آگوست، نیکلاس تحت شیمی‌درمانی با دوز بالا قرار گرفت. در این مدت عوارض شیمی‌درمانی مثل تب بالا، استفراغ‌های فراوان، ریزش موی سر، ضعف فراوان ظاهر شدند تا اینکه سرانجام پزشکان به مادر نیکلاس نوید دادند که او در حال بهبودی است و سرانجام بعد از ۲۵۰ روز سخت او از بیمارستان مرخص شد.

دو محقق به نام‌های ورسی Worthey  و دیموک Dimmock  باید از میان ۱۶ هزار تفاوت ژنتیکی نیکلاس، جهش ژنی مسئول ایجاد بیماری او را پیدا می‌کردند.

دیموک، پزشکی انگلیسی بود که از زمانی که در اوگاندا در یک بیمارستان یا سقف حلبی، مالاریای اطفال را درمان می‌کرد، متوجه شده بود که عاشق طب اطفال است. او و ورسی بیش از یک سال در پژوهشی به منظور فهم ژنتیک نارسایی کبدی کار کرده بودند، آنها روی بیماری‌های میتوکندریایی هم پژوهش کرده بودند. دیموک البته فقط کار آزمایشگاهی نمی‌کند، او نوزادان را برای پیدا کردن بیماری‌های سوخت و ساز و مشکلات ژنتیکی دیگر مورد آزمایشان غربالگری قرار می‌دهد.

با انجام نخستین دور نقشه‌برداری،  ۳۲ ژن که بیشتر احتمال داشت، عامل بیماری نیکلاس باشند، پیدا شدند. دو ژن بیشتر از همه توجه آنها را جلب کرد. هر دوی آنها سیستم ایمنی را تنظیم می‌کردند، این دو CLECL1 و XIAP نام دارند.

از آنجایی که در نخستین دور نقشه‌بردازی همه ژن‌ها نقشه‌بردازی نشده بودند، آنها باید چند بار این فرایند را تکرار می‌کردند. در هر دور، مثل زوم کردن روی یک عکس، نقشه ژنتیکی با دقت بیشتری نگریسته می‌شود و جزئیات بیشتری مورد توجه قرار می‌گیرند. در مجموع چهار بار دیگر ژن‌های نیکلاس مورد نقشه‌بردازی قرار گرفت.

سرانجام در انتهای نوامبر سال ۲۰۰۹ مشخص شد که ژن XIAP عامل بیماری است. در کروموزم X ‌ژنی به نام XIAP قرار دارد، در این ژن ترتیب یا سکانسی به صورت تیمین -گوانین-تیمین وجود دارد، اما در نیکلاس به جای این ترتیب، توالی تیمین-آدنین- تیمین وجود داشت. یعنی گوانین به آدنین تغییر کرده بود، مثل یک اشتباه تایپی کوچک. همین تغییر باعث می‌شود که به جای سیستئین cysteine، آمینو اسید دیگری به نام تایروزین tyrosine ساخته شود.

تایروزین خود یکی از اجزای ساخت پروتئین خاصی است که دو کار انجام می‌دهد: ممانعت از فرایند مرگ سلولی و جلوگیری از حمله سیستم ایمنی به روده. در بدن نیکولاس همین پروتئین به صورت اشتباه ساخته می‌شود و باعث حمله سیستم ایمنی به روده‌اش می‌شود.

این تغییر کوچک، درست مثل این می‌ماند که در دایره المعارف آنلاین بریتانیکا با بیش از ۵۵ میلیون کلمه، یک اشتباه حرفی کوچک وجود داشته باشد.

قسمت سوم این مقاله تا ساعاتی دیگر منتشر خواهد شد.