التكنولوجيا الحيوية

عملية معقدة ويكون هذا التحول من خلال مراحل عديدة تحدث معظمها قبل ظهور أي علامات مرضية وباستخدام طرق بيولوجية يحدث تشويش للشكات الجزئية الديناميكية في صحة الشخص عندما يبدأ هذا الشخص في التحول تجاه المرض عن طريق تغيير تركيزات وأنشطة مكونات جزيئية معينه او بتغيير وصلة شبكة معينة .ومن جهة أخري في هذه المرحلة المبكرة تظل الشبكة معدلة وربما تقوم بوظائف فسيولوجية معينه بإتقان .وبالعكس ففي حالة المرض لا تنتظم الشبكة فيما وراء قدره الكائن الحي للتعويض مما يؤدي الي حدوث خلل فسيولوجي معين.

من وجهة النظر الغذائية المفتاح هو فهم كيف يمكن لوجبة غذائية معينه او للغذاء أن (١) :يعدل الشبكات الجزيئية في الحالة الصحية ) (٢تعديل التشويش ولكن مع استمرار تعديل الشبكات للعودة الي الحالة الصحية .وبذلك يتم منع المرض في الأشخاص الذين يتعرضون للمخاطرة بصورة مستقلة .وبالتالي هناك احتياج لطريقة تحليل هامة جدا في حالة عدم وجود أي أعراض اكلينيكية وبإعطاء مجموعات جزيئية شاملة يكون لبرامج الأوميكس Omicsدور فعال.

البرامج الشكلية للطرق البيولوجية : Phenotyping Platform For Systems Biology من المعروف منذ عقود زمنيه عديدة أن التغيرات الصغيرة في أنشطة الانزيمات كلا علي حدة تؤدي الي تغيرات صغيرة في عمليات التمثيل الغذائي بالإضافة الي حدوث تغيرات كبيرة في تركيزات نواتج عملية التمثيل الغذائي ومستويات نواتج التمثيل الغذائي المقاسة بواسطة برامج ال metabolomicsربما تشاهد كاستجابات ضخمة للتقلبات الفسيولوجية للنظام .ولقد ساهمت metabolomicsفي العقد الزمني الماضي في التوصيل الي أن

أبحاث التمثيل الغذائي

مستويات نواتج عملية التمثيل الغذائي في الإنسان حساسة لعوامل كثيرة لها أدوار هامة في الحافظ علي الصحة .ومن هذه العوامل :النمط الجيني geno typeحالة الجهاز المناعي ،الوجبة الغذائية ،الأحياء الدقيقة بالقناة الهضمية ،التطور والعمر ،بالإضافة الي ذلك يتميز الميتابولوم metabolomeالفاعليه العالية وذلك لأن نواتج عملية التمثيل الغذائي تستجيب لتحديات معينه مثل التمارين الطبيعية ،واختيار تحمل الجلوكوز الفمي والتصويم.

أفادت metabolomicsكبرنامج حساس في تشخيص الأنماط المظهرية المعقدة وبالعكس فإن البروتيومكس proteomicsلعبت در هام في الدراسات الوظيفية والأنظمة البيولوجية كوسيلة لبيولوجيا الجزئيات والخلايا .ومن جهة أخري فإن التحدي الرئيسي مع ال proteomicsهو تكنيكات ال proteomicالمتاحة غير المناسبة للتعامل مع مدي الديناميكية الواسع circulating

.proteomy

التمثيل الغذائي للطعام وتأثيره علي فسيولوجية العائل :عند دراستنا لتأثيرات غذاء معين علي فسيولوجيا العائل فإننا نحتاج أولا فهم كيفية تمثيل هذا الغذاء وأي من المكونات المشتقة من هذا الغذاء تدخل الدورة الدموية الكبدية ودوره الحيوي الذي يلعبه ،ويعتبر المرقمات markersالمأكولة مع الغذاء من الطرق التي تربط الغذاء مع وظيفة معينه في الانسان أو الحيوان يصاحب بتحليل الاوميكس Omicsللسوائل الحيوية مثل الدم او البول وتجري التحليلات الاحصائية بين الوجبه الغذائية والبروفيلات التمثيلية وميزة هذه الطريقة انها تربط بين الغذاء ومرقمات معينه ومن جهة اخري يفيد mechanisticفي بحوث التغذية لفهم كيفية تعديل وجبة غذائية معينه لفسيولوجيا

العائل.

درس تمثيل القولون لمكونات غذائية معينه لا هوائيا في المعمل وذلك في نموذج القولون in vitro ،colon modelوهذا النموذج ينبه التحول الميكروبي باستخدام روث الانسان من أخذ اربع اشخاص اصحاء مانحين لاحداث التوالد الميكروبي ،كما يؤدي هذا النموذج في ظروف لا هوائية

٢٣٢

تماما عند درجة ح اررة جسم الانسان مع أخذ سريع للعينات .ومن جهة اخري يمكن الجمع بين نموذج القولون معمليا و metabolomicsلمطابقة ودراسة نواتج التمثيل الغذائي المستمدة من الغذاء المتأثرة بالتمثيل الميكروبي في القولون .ومن المعروف ان المكونات الغذائية وليس كلها يتم تمثيلها غذائيا في القولون ،كما أن الدهون تمتص في الأمعاء الدقيقة حيث تدخل في مسار تمثيل الليبوبروتين .وعند علمنا بمنتجات التمثيل الغذائي من الغذاء يجب ان يفهم كيفية تأثيرها علي فسيولوجيا العائل .من جهة اخري بالرغم من امداد الدراسات المعملية بتبصرة واضحة للميكانيكيات وللأدوار الوظيفية القيمة الا ان انظمة الدراسات علي الكائن الحي in vivoتقدم توليفة من المعاملات الجينية والبيئية لاكتساب رؤي ميكانيكية عن الظواهر الفسيولوجية ،علي سبيل المثال نموذج الفأر السمين obese mouse modelالذي فيه تحسن الوجبه الغذائية الغنية بالبروتين بدرجة ملحوظة من بروفيل الدهون lipidomiفي الكبد حيث تقل دهون الكبد .ولقد استفيد من نماذج حيوان كثيرة في بحوث التغذية ،ولكن ما زال التحدي باقيا من حيث كيف تتكامل الدراسات علي الكائن in vivoمع تطبيقات الطرق البيولوجية.

بناء برنامج الطرق البيولوجية من اجل ابحاث الغذاء والتغذية:

يعتبر المشروع الأوروبي لبرنامج "تشخيص ونمذجة التأثيرات الغذائية ان تحدث بواسطة ميكلوفلو ار القناة الهضمية علي تمثيل الدهون" من أحد أمثلة برنامج البناء من اجل الطرق البيولوجية الغذائية التي تركز نقطة اساسية علي التأثيرات الغذائية من حيث تمثيل الدهن في العائل .كما ان تمثيل الدهن هو الطريقة الفسيولوجية الأساسية التي درست بحثيا في مجال التغذية .ولقد اختير في الأبحاث العلائق الغنية في المكونات التي تستطيع تعديل تمثيل الدهن ،ومن أمثلة هذه المكونات

الأحماض الدهنية من النوع اوميجا .٣

تستخدم برامج الاوميكس omicsالمتعددة والطرق النموذجية عند مستويات مضاعفة من الانظمة المعملية in vitro systemsنموذج القولون ،خطوط الخلايا الكبدية بجانب نماذج الحيوان المرتبطة بتمثيل الدهن ،والدراسات الكلينيكية وهذه الد ارسات صممت لكي يكون الناتج من مستوي واحد هو الدخل في أخر ،علي سبيل المثال :المركبات التي تم التعرف عليها كمنتجات للتمثيل الغذائي من نموذج القولون المعملي in vitro colon modelتم دراستها )في الفصل او في المكونات( واستخدمت كتداخلات للدراسات المعملية في خطوط خلايا الكبد ،والنواتج التمثيلية من هذه الدراسات قورنت مع تلك بدراسات انسجة معينه.

هناك طرق كثيره لبناء برنامج انظمة بيولوجية من أجل ابحاث التغذية ،والاختيارات الجوهرية تعتمد علي تساؤلات ومشاكل الابحاث .ويعتبر Etherpathsنموذج لبرنامج مركز حول نواتج إكلينيكية معينه واختيار جيد للمستويات الفسيولوجية وطرق الموذج واستهدف هذا النموذج التركيز علي التساؤلات البحثية لتسهيل بناء برنامج يمكن ان يكون جزئيا او كليا مطبقا للتركيز علي المشاكل الأخري في بحوث التغذية .وبالعكس فإن تكنولوجيات الاوميكس omicsالمتحدة مع النمذجة عند المستويات المختارة تلعب دور اساسي في أي انظمة بيولوجية وعلي رأسها تغذية الانسان.

وجهات نظر مستقبلية : Future Perspectivesالطرق البيولوجية تجلب مفاهيم وأدوات من الفسيولوجيا والطرق النظرية ،وأدوات الأوميكس Omicsولا سيما القدر الواسع من المعرفة التي جمعت منذ أكثر من عقود زمنيه وذلك من خلال البيولوجيا الجزئية والبحوث الوراثية والأغذية تكون معقدة وتمثيلها ينتج اعداد ضخمه من المكونات التي تعدل من فسيولوجيا العائل .وتطبيق نموذج تجريبي تقليدي يدرس من خلاله مكونات خاصة في العزل "الفصل" isolationلا يكون عمليا ولا يستطيع التركيز علي التأثيرات التعاونيه synergistic effectsللمكونات الغذائية المختلفة وجدير

٢٣٣

بالذكر لا يمكن لدراسات الاوميكس omicsبمفردها ان تمدنا برؤي كافية .فعلي سبيل المثال، بروفيل التمثيل الخاص بالسوائل البيولوجية يصاحبة نواتج إكلينيكية او الغذاء )المأكولات( ولكن بمفرده بعطي معلومات موثوقة عن مفهوم الفسيولوجيا.

سوف يجلب فى المستقبل القريب تأكيد وتشديد أكثر علي استخدام خلفيات تجريبية مبتكرة )مثل:

تجارب التحدي،والدراسات المستقبلية( والنماذج التجريبية في مجال دراسات التغذية .ولذلك يستفاد من قوة برامج الاوميكس omicsفي المقرئات الكمية quantitativeمن هذه البرامج ومن ثم تؤدي الي نماذج حسابية افضل لطرق فسيولوجية معينه موضع الاهتمام.

نتائج من صناعة اللحم البقري :تتكون صناعة اللحم البقري بالولايات المتحدة الامريكية من قطعان كثيرة انتشرت في أماكن جغرافية واسعة .وهذه الصناعة تتكون من ٥قطاعات رئيسية .نواة القطيع ،تجارة ،حصة التغذية feexellet processorوالمستفيد النهائي البيع بالتجزئة هناك عدة الاف من مربي نواة القطيع السلالات وأكثر من ٧٥٠الف من المنتجين التجاريين )شكل (٢٦ وتشتمل الصناعة علي ٤٠سلالة بالرغم من أنه عند مستوي نواه القطيع تشكل اكبر ٥سلالات %٨٠من جميع الحيوانات المسجلة ومن جهة اخري فإن التقييدات الرئيسية لأكبر تفوق وراثي للصناعة العريضة industry wideتتمثل في الطبيعة المتجزئية segmentedلصناعة اللحم البقري والعدد الضخم لعمليات التربية الصغيرة نسبيا كما أن المعدلات المتزايدة للتفوق مع امكانية ان يكون لها تأثير واسع الانتشار علي قطاع الانتاج التجاري تعتبر أكبر في حالة تطور عمليات

التربية الأكبر حجما في المستقبل.

بوجه عام يعتبر المنتجون المستقلين صغار جدا من حيث ان يكون لديهم برامج تربية مغلقة لهم.

ويعتمدون علي استيراد جينات وادخالها داخل قطعانهم ومن منظور صناعة اللحم البقري فإن المربين الذين يولدون أباء ssو امها DSذو فاعلية علي مربي النواه السلالة عشيرة read angus المتحدة الامريكية انتجت فقط ١٥٣قطيع %٥٠من حيوانات SSونمطيا تتغير الحيوانات لعدة مرات من أشكالها الذاتيه في سلسلة الانتاج ،الأاء المظهري في قطاعات اتجاهات مجري النهر) downstreamمثل :كفاءة الاستفادة من الغذاء في حصة العلف ،نوعية الذبيحة ،الاشباع وتناول الطعام ،وناد ار ما تستبدل بقطاع التربية .ومقابل المزيد من الصناعات المتكاملة رأسيا يحدث فشل في التسويق لأن المربين ناد ار ما يكافئون برامج التربية المتطورة التي تعظم ربحية الصناعة كلها بالاضافة الي ذلك فإن غياب المظاهر الفردية phenotypesعن قطاعات التجارة حصة التغذية feedlotوالتصنيع والتجزئة يصعب عمل تحسين وراثي للصفات التي تقاس في هذه

القطاعات.

٢٣٤

شكل ) (٢٦تركيب صناعة لحوم الأبقار بالولايات المتحدة لاتوجد اهداف جيدة محددة لتحسين لحوم أبقار الماشية في الولايات المتحدة الامريكية .وفي مقابل الدول الأخري التي طورت من فهرس الانتاج الكلي بالدولار لصالح اقتصاد الصناعة فإن كثير من صناعة اللحم البقري بالولايات المتحدة الامريكية مازالت تعتمد علي اختلاف ذريتها "نسل" بدرجة كبيرة EPDفي الصفات المستقلة افضل من اعتمادها علي فهرس اقتصادي وهذا عكس ما يلاحظ في صناعات الخنازير والدواجن والأغنام وماشية اللبن ،حيث تعتبر مثل هذه الفهارس القائد الكبير لق اررات الانتخاب والتركيز علي الانتخاب الوراثي في صناعة اللحم البقري زود من دقة EPDفي الحيوانات الصغيرة السن أو أمد EPDsجديدة لانتخاب للصفات الاقتصادية السائدة التي لا يتم احتواءها في التقييمات الوراثية العالمية للحم البقري )مثل كفاءة الاستفادة من الغذاء وطراوة

اللحم(.

٢٣٥

إقرار الانتخاب الوراثي في صناعة اللحم البقري قورن ببطيء مع مثيله في صناعة ماشية اللبن.

وهناك مبررات كثيرة لهذا التفاوت أولها :وجود عدد كبير من السلالات ذات صفات متباينه مصممة لتلاءم البيئات المختلفة المرتبطة بانتاج اللحم البقري .بالإضافة الي أن صناعة اللحم البقري لا تستخدم تلقيح صناعي بغ ازرة وينتج عن ذلك اقل دقة عالية للأباء تكون متاحة لامداد عشيرة مرجعية للسلالة بالإضافة الي عدم وجود مستفيد واضح ليدفع من أجل تطوير تسلسل العشائر مظهر وجينيا وبعض الشركات مثل Zoetis, GeneSeekرأت هذه المقيمات كفرصة عمل ودفعت من أجل التراكيب الجينية للسائل المنوي المجمع من التلقيح الصناعي للأباء ووضعتها معا بواسطة باحثين مستقلين او طورتها في عشائرها المتسلسلة .وهذا ادي الي ادخال مكون مناسب اخل عملية تصنيف الحيوانات علي اساس الميزة الوراثية مع صعوبة عدم الحصول علي بيانات

واقعية للتوقعات الجينيه الناتجة.

يوضح جدول ) (٣٢بعض الاعتبارات المتعلقة بالانتخاب الوراثي في أبقار الماشية وأولي هذه الاعتبارات ان دقة تباينات التوقعات المتسلسلة ل 50Kتعتمد علي تسلسل العشيرة وهذا يمكن مشاهدته بالمقارنه مع بيانات Zoetis 50 kبين استراليا والولايات المتحدة وبين سنتي ،٢٠١٢ ٢٠١٣ومن جهة اخري لم تكن التوقعات المتسلسلة في الولايات المتحدة دقيقة عندما طبقت علي نفس السلالة في دولة اخري وفي سنة ٢٠١٣اعيد فحص معدلات التوقع الوراثي Zoetis 50 K لصالح سلالة Anglusالامريكية علي مجموعة بيانات تسلسل اكبر حجما وأكثر عددا ونتج عن

ذلك زيادة في الدقة.

جدول ) (٣٢الإرتباط الوراثي بين قيمة التربية الجزيئيه والصفة المظهرية فى شركتي ٢جينوم فى أبقار Angusبالولايات المتحدة

Australia

)2012 (United States

2013 recalibration (United

)States

Igenity

Zoetis 50K

384

0.34

0.61

0.42

0.64

0.38

0.54

0.34

0.66

Zoetis

50K

0.24

0.40

0.37

-

Zoetis

50K

0.33

0.51

0.52

0.64

Igenity

384

0.47

0.57

0.45

0.34

0.59

0.27

-

0.65

0.45

0.70

0.73

0.67

0.38

0.51

0.57

0.63

0.63

0.53

0.24

0.23

0.18

0.21

0.39

0.27

0.34

0.29

0.22

0.34

0.36

0.25

0.47

0.63

0.35

0.60

0.32

0.58

0.48

0.57

0.60

0.56

0.38

0.35

0.47

0.24

0.53

0.54

0.65

0.58

0.50

Trait

Calving ease direst

Birth weight

Weaning weight

Yearling weight

Dry matter intake (component

)of residual average daily gain

Yearling height

Yearling scrotal

Docility

Milk

Mature weight

Carcass weight

Carcass marbling

Carcass rib

Carcass fat

بالنسبة للسلالات الأخري خلاف سلالة Angusفقد طورت تلازمات السلالة المنفردة من تسلسلات عشائرها ولهذه السلالات تركيبات جينية لثيران التلقيح الصناعي والتراكيب اللجينية 50 Kتصل عليها من الثيران المؤثرة التي لها تراكيب جينية عند مركز بحوث لحوم الحيوان بالولايات المتحدة الامريكية كجزء من مشروع ٢٠٠٠ثور .واستخدم هذا المشروع التركيب الجيني

٢٣٦

50 Kل ٢٠٢٦حيوان من اشهر ١٦سلالة في صناعة لحوم ابقار الولايات المتحدة وتلازمات السلالة بالتعاون مع التقييم العالمي لأبقار الماشية استخدمت هذه البيانات لتطوير معادلات التوقع الجيني داخل السلالة وميزة هذا النموذج ان تلازم السلالة له accessبمعلومات التركيب الجيني ويستطيع استخدام هذه المعلومات بالمشاركة مع الأداء الجديد ومعلومات النسب في قاعدة بيانات السلالة لاستمرار اعادة تسلسل معادلات التوقع اصبحت النشرات الموثقة لدقة التوقعات الجينية في البيانات الحقلية متاحة لابقار الماشية ويوضح جدول ) (٣٢معظم النتائج الحالية من تلازمات سلالة الولايات المتحدة الامريكية وهذه البيانات تمدنا بمرشد لدقة هذه التوقعات ولكنها لا تمثل الارتباط الحقيقي بين MBVو BVالحقيقي وذلك بسبب تباين التغير الجيني heterogeneity

فيما بين EPDsالمزال ارتدادها .deregressed

بالمقارنة مع صناعات الدواجن والخنازير وماشية اللبن استخدمت ألواح reduced SNPلتحقيق SNPأعلي كثافة وألواح SNPالتجارية المنخفضة في ابقار الماشية تم تطويرها علي اساس مزاولة SNPالمنتخبة مع تحت مجموعة الصفات subset of traitsولقد اختيرت هذه الطريقة في ماشية اللبن حيث قامت الدراسة بمقارنة تحت مجموعات SNPsالمنتخبة من شريحة 50 Kمن أجل التلازم القوي مع ٩صفات من ماشية اللبن .وشارك عدد قليل جدا من SNPبين صفات ماشية اللبن المختلفة وعلي الأقل SNPs ١٠٠٠الأعلي تصنيفا كانت مطلوبة للحصول علي دقة توقعات لكل صفة .ولقد لوحظ في تقارير بحثية مماثلة للماشية Angujsأن قابلية توقع الواح reduced SNPمن أجل كفاءة الاستفادة من الغذاء كانت منخفضة بدرجة ملحوظة مع انخفاض عدد SNPلاقل من ٦٠٠وباعطاء الطبيعة الكمية لمعظم الصفات فإنه من غير المحتمل الالواح SNPsان الأقل من ٥٠٠ان تكون في LDالتي لها QTLومن ثم يقترح بأن دقة الصفات العديدة المرتبطة بألواح reduced SNPالتي لا تستحدم من أجل التبرير imputationتستمد بصفة اساسية من الارتباط العائلي وهذا يعني انه في حالة غياب التسلسل تفسد الدقة لوقت

طويل ،كما هو مشاهد مع ألواح .Iengity

التغذية الجينية )الوراثة المرتبطة بالتغذية( في دراسات علي الانسان:

Nutrigenomics in Human Intervention Studies:

تطبيقات التغذية الوراثية )تأثير الغذاء ومكوناته علي التعبير الجيني( تتضمن تكنيكات الوراثة المرتبطة بالبروتين والتمثيل الغذائي الذي يستجيب للمكونات المستقلة للعليقة ويتم التقدير والتقييم في العينات البيولوجية ،كما تتضمن هذه التطبيقات وصف التعدد الجيني في الجينات الملاءمة "وثيقة الصلة" relevant genesالتي تؤثر علي العمليات البيولوجية وبالرغم من قوة التكتيكات لتوليد مجموعات من الجينات الضخمة الا ان تقييم نواتج الدراسة يركز علي التقييد في تفسير البيانات متضمنا فجوات معرفية ضخمة الاحتياج الي تصميمات الدراسة المحسنة وكثير من الأنماد المظهرية الشاملة للمتطوعين قبل اختيار الدراسة وفي هذا المضمار تواجه التغذية الوراثية نفس المشاكل مثل جميع النواحي الأخري لعلوم الحياة مستخدمة نفس الأدوات .ومن ناحية اخري هناك اتجاه ناحية الطرق النمطية حيث تتحد التكنولوجيات المختلقة وتستخدم نفس العينة مما يسمح بتقييم التغييرات الفسيولوجية من خلال جميع الطبقات الجزيئية للحامض النووي m RNA

وكذلك تقييم البروتين والتغيرات التمثيلية.

٢٣٧

نشأت الوراثة الفعالة مع تسلسل جينات ) المادة الوراثية( في الانسان human geneomeوتطور التكنولوجيات لبحث وتقييم نسخ الجينات والبروتينات والتمثيل الغذائي ومع اختيار هذه التكنولوجيات بواسطة مجال العلوم الغذائية تصف التغذية الوراثية كيفية تأثير العناصر الغذائية علي الجين ووظائف البروتين علي صحة الانسان وفي السنوات العشرة الاخيرة اجريت العديد من الدراسات علي الانسان استخدمت تكنولوجيات التغذية الوراثية في التعرف علي مرقمات بيولوجية جديدة من اجل الحالة الغذائية ومن اجل تفهم افضل لكيفية تأثير المظاهر العديدة للجين علي الاستجابة للمركبات الغذائية ولتحديد كيفية تغيير مكونات الغذاء التعبير الجيني ولا سيما عمليات انخفاض

التركز .downstream

النسخ الوراثي ) Transcriptomicsفحص مستوي التعبير mRNAفي عشية الخلايا( :

استخدام أجزاء الحامض النووي المكمل cDNAلاستبيان واكتشاف الحامض النووي الرسول m RNAيرجع الي ١٩٨٧عندما استخدمت اعداد كبيرة من الحامض النووي في التعرف علي تغيرات التعبير الجيني كتعديل بواسطة الانترفيرون interferonوفي السنوات الاخيرة تحسنت انظمة التصميم الدقيقة مع امكانية التحكم الأفضل للتهجين والتقدم الأكثر للتفسير الجيني gene annotationوبصرف النظر عن برامج النسخ الوراثي المستخدمة فإن الخطوات التكنيكية التالية مثل تنظيم البيانات تعتبر هامة جدا لازالة التباين الناتج من المصادر المختلفة.

في التغذية تبدو الدراسات المتعلقة بالنسخ الوراثي غير محدودة عند استخدامها خلايا الحيوانات الثديية أو عند استخدام خلايا الانسان او عينات النسيج من نماذج الحيوان .ولقد اجري العديد من الأبحاث لدراسة تأثير النسخ الوراثي علي الأحماض الدهنيه الغذائية والمنشطات الحيوية وحامض الفوليك وزيت الزيتون والعلائق المختلفة والكرياتين وفيتامين ه والسيلينوم وامدادات الصويا

ومستخلصات ال .broccoli

ولقد اظهرت البيانات المستمدة من معظم الدراسات علي الانسان ان التداخل interventionانتج تغيرات دقيقة في مستويات النسيج .وبوجه عام تنتج الوسائل الغذائية تعديلات ملحوظة اقل في مستويات الحامض النووي الرسول mRNAمقارنة بالأدوية .ونظ ار لأنه ليس من الضروري تحويل الحامض النووي الرسول mRNAالي تغيرات في مستويات البروتين او وظائف البروتين فإن تغيرات التعبير الصغيرة المذكورة في هذه الدراسات البحثية يجب ان تفسر مع ذكر التحذيرات.

مادة الحامض النووي RNAفي دراسات الانسان تستمد من كل دم الانسان وخلايا الدم الوحيدة الخلية peripheralوفي دراسات الانسان تعتبر عينات الدم او انسجة الجسم المصدرين الاساسيين لمادة الحامض النووي RNAوتشكل مخلوط متجانس لأنواع مختلفة من الخلايا وتمتلك بروفيل نسخ جين وحيد .وبمقارنة كل الدم مع الحامض النووي الرسول m RNAالهيموجلوبين علي سبيل المثال او وجود هذا الحامض النووي بكرات الدم الحمراء فإن استخدام الحامض النووي RNAالخلوي من أقل تعداد خلايا متغي ار ويعتبر ميزة ولقد لوحظ في هذه الخلايا وجود تباين في بروفيل التعبير الجيني في المتطوعين الأصحاء .ولقد استخدم الحامض النووي RNAالخلوي من اقل تعداد خلايا علي سبيل المثال في تقييم الاستجابات لاستهلاك زيت الزيتون بمعدل ٤٤ جرام /يوم لمدة ثلاثة اسابيع ،مع التغيرات الناتجة في التعبير الجيني ولوحظ تنشيط لمسارات موت الخلية في تعدادات الخلية وميكانيكات الاستجابة المناعية مما يقترح وجود نشاط anti-

.atherogenic

٢٣٨

لوحظ بحثيا ان الانسجة المسحوبه بالإبرة من عينات النسيج الدهني ينتج عنها تغيرات في التعبير عن العوامل المستخدمة في مسارات الخلايا extracellularالتي لا تنشط عند استخدام المزيد من الانسجة الجراحية وخاصة الانسجة الضامة الوعائية.

يستخلص مما سبق ان التعبير الجيني العالي يتحسن مع التكنولوجيات الجديدة التي تتناسب افضل مع التحليل وادوات تفسير البيانات وحتي الان مازال يوجد مشاكل تكنيكية وبيولوجية )مثل جمع العينه( قبل ان تؤخذ التغيرات في مستويات الحامض النووي الرسول m RNAكتنبؤ لوظائف وتعبير البروتين او كمرقمات لفسيولوجيا الانسان.

الوراثة المرتبطة بالبروتين )دراسة البروتينات من حيث الشكل والتركيب( : proteomics حاولت proteomicsتوزيع البروتينات الموجودة في الخلية ،عضو الجسم او بلازما الانسان او سوائل الجسم الاخري بالاضافة الي ذلك فهي تكنيك .في فهم الاساس الجزئي للعمليات الخلوية والفسيولوجية المبنيه علي تركيب stoichiometryمعقدات البروتين وتنظيماتها الوظيفية داخل المسارات وميزة ال proteomicsلا تقتصر فقط علي مطابقة بروتينات معينه وتقديرها كميا

ولكنها توضح موضعها الخلوي.

طورت تكنولوجيات proteomicsمتنوعة في السنوات الأخيرة مشتملة الترتيب الدقيق للبروتين ومن هذه الوسائل توليفة مع LC-MS/MSكطريقة سائدة لتعيين البروتينات البيتيدات ولإكتشاف التعديلات بسبب قدرتها علي اكتساب معلومات كمية عالية المحتوي وفي الطرق التي تعتمد علي الجيل gelتعزل بقع البروتين لهضمها عادة بواسطة انزيم التربسين والتعرف عليه عن طريق بصمة كتلة البيتيد عن طريق تحليل TOTومع التقدم السريع للتكنولوجيا اصبحت ال Proteomicsتكنيك كمي وأكثر واقعية نتيجة لاستخدام النظائر المشعة والرقع Tagsلتكون اكثر

فاعلية في الاستكشاف بواسطة .MS

في أبحاث التغذية يتركز استخدام MS-Proteomicsفي مقارنة انماط تعبير البروتين بين حالتين او حالات مظهرية في العينات البيولوجية ،ولقد استهدفت الدراسات علي الانسان فهم الاستجابات الفسيولوجية لمكونات الغذاء بصورة مستقلة وأظهرت بأنها مرقمات بيولوجية biomarkersلحالات معينه مرضية او فسيولوجية او كلاهما وفي دراسة بحثية لفيتامين ه علي الانسان استخدم ال proteomicsلاكتشاف المرقم البيولوجي في سرطان البروستاتا .وفي معظم الدراسات البحثية علي الانسان استخدمت عينات البلازما لتحليل البروتيوم proteomeوفي احدي الدراسات تم التعرف علي البروتين وهضمه وحصل علي PBMCبعد التداخل الغذائي dietary interventionsوحضن هذا البروتين مع البلازما المحتوية علي الحامضين الامينيين مثيونين/ سيستين مما يسمح بوصف تمثيلي لاكتشاف بروتينات مخلقة جديدة.

يعاب علي تحليل MS-based proteomicالمستخدم في الدراسات البحثية علي الانسان صعوبة اكتشاف وجود البروتينات عند التركيزات المنخفضة وخاصة في بلازما الانسان حيث يحتوي علي بروتينات قليلة الالبيومين والجلوبيولين التي تشكل اكثر من %٩٠من البروتيوم proteomeولذلك في معظم الدراسات التي تستخدم البلازما يعاد معاملة العينات لزيادة الحساسية باستخدام كبريتات امونيوم لاستنزاف الالبيومين او بالاستنزاف المناعي لازالة البروتينات الوفيرة قبل التحليل .كما يعاب علي هذا التحليل ايضا التكلفة العالية والوقت المتطلب لمعاملة العينة والتداول والتحليل.

وتميل proteomicsالي توزيع معدل عالي من المشاهدات الايجابية الخاطئة ولذلك يقترح

٢٣٩

استخدام وسائل جديدة لبيانات العملية واستخدام الطرق المبينه علي الاجسام المضادة لتأكيد المشاهدات ومن جهة اخري يظهر تحليل proteomicفي بعض الحالات حساسية اكثر لاكتشاف التغيرات التي تحدثها العليقة من تحليل البلازما عن طريق المرقمات inflammation markersويجري امدادها بعينات البلازما بحامض الفوليك في تحليل بروتيوم proteome الانسان متحدا مع قياسات الحامض الاميني هو موسيستين ومستويات حامض الفوليك pholate والتغيرات في بروتينات النظام المكمل وعملية التخثر والتجلط.

الوراثة وارتباطها بالتمثيل الغذائي : Metabolomics ويعرف مصطلح metabolomicsبأنه " مقياس كمي للأستجابة التمثيلية للأجهزة العديدة الخلايا للتنبيه الفسيولوجي المرضي pathophysicoloica.او للتعديل الجيني.

تعكس الميتابولوم methabolomeفي العينة البيولوجية مخلوط معقد لجزئيات صغيرة من كل المصنفات الكيماوية وأي تغيرات أو تعديلات في الميتابوليزم تشتق من الفروق في كمية المأكول من الغذاء والحالة التمثيلية المنفردة التي تنتج من التعبير الجيني ومستويات البروتين لجميع انظمة التحكم التمثيلية .وفي هذا المضمار يفيد الميتابولوم كبديل لحالة تمثيلية والتكييف للتغيرات البيئية ولقد ادخلت metabolomicsلوصف بروفيل النواتج التمثيلية في العينات البيولوجية كالدم أو

البول ،او تستخدم في الخلايا والأنسجة.

ويسمح التقدم التكنولوجي في تحليل NMR,بقياس مئات عديدة من المركبات التمثيلية ذات احجام صغيرة من العينه ومجموعات البيانات الناتجة عادة ما تكون ضخمة مما يستدعي الاحتياج لأدوات تحليل جديدة لتعيين جزئيات فريدة ربما يستفاد منها كتقارير او مرقمات ولقد استفادت الدراسات الغذائية من methabolomicsلاكتشاف كفاءة المركبات الغذائية والعلائق والتعرف علي المرقمات الحيوية الفريدة وتعتبر طرق Ms NMRمكملات لتغطية كثير من الميتابولوم بقدر الامكان وتخضع عينات تحليل طريقة MSلتكنيكات فصل مختلفة )مثل (UPLC. LC.GC المتبوعة باستبيان MSوالطرق الأخيرة لها مزايا عند قياس مركبات كيماوية معينة مثل الدهون

.lipidomics

وحديثا ادخلت الدراسات الغذائية طرق ال metabolomicsلمراقبة الحالة الصحية وربط كمية الغذاء المأكول مع الارشاد التمثيلية metabolomic signatureولقد اجريت دراسات بحثية عن تأثير الشاي ،الشيكولاته والكاكاو ،الفيتامينات وغيرها من المركبات الغذائية علي بروفيل نواتج المركبات التمثيلية في البلازما او البول ففي احدي هذه الدراسات استخدم طريقة NMRوتم التعرف علي نواتج تمثيل الشاي الأسود .وعند استخدام طرق Ms NMRفي الدراسات البحثية علي الانسان لوحظ تغيرات كبيرة في بروفيل البول بعد استهلاك وجبه قياسية تحتوي علي مركبات كيماوية نباتيه كما حللت عينات بلازما الدم والبول وعينات كرات الدم الحمراء.

الوراثة المرتبطة بالتغذية )تأثير الغذاء ومكوناته علي التعبير الجيني( : Nutrigenetics تحاول nutrigeneticsتوضيح كيفية التأثير المعزل لمكونات الغذائية والتولد الذاتي heterogeneityفي تحديد الاستجابات المستقله للغذاء وخطورة المرض .ولقد ركزت معظم المجهودات البحثية لل nutrigeneticsعلي التعدد المظهري لنكليوتيد واحد ،التي تتباين مع تكرار اكثر من %١وهي مسئولة عن %٩٠من التباين الوراثي في الانسان.

٢٤٠

اجريت جراسة بحثية في تغذية الانسان باستخدام ال nutrigeneticsبامداده بحامض الفوليك ولوحظ وجود تباينات وراثية في مسارات تمثيل ذرة كربون واحدة one carbonوخاصة التعدد الشكلي في جين ،5,10methylenetetrahydrofolate reductase (Mthfr) geneالذي يعتبر ضروري في تحويل الحامض الاميني هو موسيستئين الي مثيونين كما يؤثر جين MTHER c67877tعلي نشاط انزيم MTHERولحوامل الاليل mutant alleleحتي %٦٠انخفاض في نشاط الانزيم مما يؤدي الي زيادة في الحامض الاميني هو موسيستئين مما يؤدي الي خطورة مرض القلب cardiovascularعند انخفاض حامض الفوليك وبقية مجموعة فيتامين B

المركب.

في دراسة بحثية اخري لل nutrigeneticsعن دور اضافة مضاد الاكسدة فيتامين ه لمنع مرض القلب cardiovascularلوحظ عدم تمكن المحاولات الطبية من تقييم فائدة اضافة فيتامين ه في منع هذا المرض وفي ٢٠٠٥اوضح تحليل meta analysisان الجرعة العالية من فيتامين ه ربما تزيد من حالات النفوق ومن جهة اخري لوحظ حديثا ان تحليل meta analysisلمحاولتين تحكم دوائي ISARE and HOPEاظهر استفادة معنويه لضعف الاوعية الدموية للقلب .امداد فيتامين ه مع انخفاض %٤٠في حالات الموت بمرض القلب ضعف الأوعية الدموية للقلب cardiovascularيتوقع من الجيل التالي مع تحليل كل المادة الوراثية genomeتحركا سريعا داخل مجال التغذية مما يزيد من الاستجابة للتداخل الغذائي dietary intervention

ملاحظات استنتاجية : Concluding Remarks

ابتركت الوراثة المرتبطه بالتغذية )دراسة تأثير الغذاء ومكوناته علي التعبير الجيني( nutrigenomicsمنذ عشر سنوات لوصف التغذية والبحث الغذائي مستخدما تكنيكات جديدة من اجل النسخ transcripsوالبروتينات ونواتج التمثيل الغذائي لفهم تفاعل المادة الوراثية genome مع بيئتها الغذائية وفي هذا المضمار مازالت ال nutrigenomicsفي بدايتها وتحتاج لوقت حتي تحقق ما يؤمل منها ويستفاد من التكنولوجيات الجذابة في استخدام كم ضخم من المعلومات مع تبصرة جديدة للميكانيكيات المختلفة من اجل التكيف الغذائي وبالرغم من النمو السريع ،فإن دراسات ال nutrigenomicsفإن معظم التطبيقات ما ازلت ذات طبيعة معينه وتعتبر ال nutrigenomics مع طريق التحليل SNPاكثر سهوله في الاداء وأكثر دقة وأكثر قوة ،من وجهة النظر التكنولوجية يصاحب التباينات في عدد كبير من الجينات مخاطر الأمراض بالرغم من ان كل SNPعلي حدة له تأثير قليل ومن جهة اخري يمكن تعديل كل حساسية susceptibilityمستقلة بواسطة العليقة وهذا يشكل احد المفاهيم من اجل الاحتياجات الغذائية علي المستوي الفردي ومستقبلا يمكن التوقع باستخدام جميع التوليفات المختلفة من تكنولوجيات ال nutgrigeneomicsفي نفس الدراسة الواحدة مع استخدام انماط جينية شاملة من المتطوعين بالاضافة الي ذلك يمكن التنبؤ بأن فجوات المعرفة الضخمة سوف تساعد في تفهم تغذية وفسيولوجيا الانسان.

يستنتج من الدراسات البحثية المنشورة التي اجريت علي الانسان ان استخدام طرق وراثية فعالة مرتبطة بتغذية الانسان لها فائدة حتي الان ولقد اوضحت هذه الد ارسات ان المكونات الغذائية المتنوعة لها تاثير علي التعبير الجيني ومستويات البروتين والتمثيل الغذائي ومركبات ناتج التمثيل الغذائي وهناك من خلال الدراسات البحثية يوجد نقص في المقارنات والقدرة التناسلية والتوافق مع

المرقمات الحيوية.

٢٤١