دی این ای چیست و چگونه آزمایشات بالای آن انجام می گردد

نوشته کریم پوپل

مورخ ۱۰.۱۱.۲۰۱۹

     

دی این ای یا دی اوکسی رایبو نکلویک اسید ساختمان مالیکولی پیچیده است که در بدن زنده جانان وجود داشته وراثت را از والدین به فرزند انتقال می دهند. دی این ای یکی از معتبر ترین ماده در شناخت انسانها استفاده می گردد.

در بدن هر فرد حدود ۳۷.۲ تریلیون سلول تحت کنترل DNA وجود دارد که برای هر انسان مختص خود او بوده و علی رغم شباهت DNA های بدن یک فرد، در بدن فردی دیگر مشابعت ندارد بدین لحاظ کلید اصلی شناخت یک فرد به شمار می رود. استفاده از شيوه مولكولي براي تعيين هويت، جديدترين و كم‌اشتباه‌ ترين شيوه‌اي است كه از دهه ۹۰ به بعد مورد توجه قرار گرفته است. DNA حداقل ۳۰ تریلیون حجرات یک انسان را در کنترول داشته که هر حجره بیش از ۲۵ هزار جین را در خود حمل می‌کند. جین هایی که همه آنچه که هستیم را تشکیل می‌دهند. از جین هایی مثل رنگ چشم و گنگه بودن یا شدن ، رنگ موی ، رنگ پوست تا جین امراض ارثی وغیره را نشان می دهد.

درون هسته یک یا دو هستگک وجود دارند که اطراف آن‌ها را نوکلئوپلاسم احاطه کرده‌است. نوکلئوپلاسم مایعی جلاتینی است که مواد بسیاری را از جمله آنزیم، نوکلئوتید تری‌فسفات، پروتئین وغیره را در خود حل می‌کند. اطلاعات جنتیکی نیز در هسته و به‌صورت کروماتین وجود دارد. درون کروماتین رشته‌های کوچکی به نام دی ان ای (DNA) وجود دارد . در داخل هسته مولکولهای RNA وجود دارد از روی مولکولهای DNA ساخته می‌شوند.

حجره (3).png

هر فرد ۲۳ جفت کروموزوم دارد که نیمی از طرف پدر و نیمی از طرف مادر به ارث می‌رسد. ماده جنتیکی فرد درون هسته سلول جای دارد.طول رشته زنجیرهای دی این ای ۲۲ تا ۲۶ آنگستروم (۲٫۲ تا ۲٫۶ نانومتر) و عرض آن ۳٫۳ آنگستروم یا (۰٫۳۳ نانومتر) است.مولکول DNA در یک حجره فقط و فقط از نمونه متشکل از تنها چهار بخش مختلف به نام نوکلئوتیدها ساخته شده است.

علاوه بر هسته، اندامک دیگری به نام مایتوکاندریا در داخل حجرات وجود دارد که ماده جنتیکی که در آن قرار دارد، فقط از طرف مادر به ارث می‌رسد. در برخی از انواع آزمایش دی ان ای، از مایتوکاندریا ها استفاده می‌شود. 

در طی چند سال اخیر آزمایش DNA در تشخیص هویت زنده جانان و نیز اثبات بسیاری از ادعاها در طب عدلی میباشد . از آزمایش دی این ای در کشف هویت، شناسایی اجساد سوخته، شناسایی شهدای گمنام و حتی تشخیص بیماریهای مادرزاد در دوران جنینی استفاده نموده و بسیار موثر بوده است . تفاوت های بسیار زیادی که انسان ها با هم دارند ناشی از تفاوت در جین ها است و در واقع تفاوت ها از نظر قیافه، هیکل و حتی خلق و خوی رفتاری مربوط به تفاوت های موجود در DNA سلول های بدن انسانها است. 

در واقیعت DNA یک مولکول غول پیکر است که تمام معلومات دریک انسان  تثبیت هویت می نماید. می توان گفت هرفرد بر اساس اطلاعات ثبت شده روی این مولکول، دارای رنگ چشم، قد و قواره و یا حتی رنگ پوست خاص است. 


یکی از مهمترین عملکرد دی این ای برای تشخیص هویت، کشف روابط خانوادگی، تشخیص هویت اجساد سوخته ، حلال و حرام بودن گوشت و بسیاری از مشکلات و ادعاهای میباشد که مربوط به طب عدلی است. این نوع آزمایشات توسط وسایل مدرن بسیار دقیق و با خطای پایین صورت می گیرد. تحقیقات و آزمایش دی این ای را میتو ان بالای يك قطعه مو، يك قطره خون، يك قطعه استخوان ، لعاب دهن یا آثار که از دهن انسان باقی مانده باشد مانند قاشق نوشیدنی باقیمانده آب و غذا وغیره اجرا نمود. حتی در اثر تماس بایک شی انسانها دی این ای خودرا در آنجا بجا می گذارند.

تاریخچه آزمایشات دی این ای 

تاریخچه آزمایشات دی ان ای در سال ۱۸۶۹ توسط پزشک سوئیسی فردریش میشر هنگام کار در دانشگاه توبینگن جدا شد . میشر هنگامی که متوجه رسوب ماده ای ناشناخته شد که بعداً آن را از نظر شیمیایی مشخص کردآزمایشاتی در مورد ترکیب شیمیایی چرک از باندهای جراحی دور ریخته شده انجام می داد. به نام”nuclein” ا از هسته حجره استخراج شد. شناسایی تقریباً ۷۰ سال طول کشید 

در سال ۱۹۱۹ دانشمندی بنام فوبوس لون تشخیص داد كه نوكلئوتید توسط یك پایه نیتروجن شکر فسفات ایجاد می شود . لون اظهار داشت كه DNA با استفاده از واحدهاي نوكلئوتيدي كه از طريق گروه هاي فاسفیت متصل شده است ، يك ساختار سلوئيدي شکل ايجاد مي كند. در سال 1930 ، لون و معلمش لبرشت كوزل ثابت كردند كه هسته  اسید دی رایبونوکلیک (DNA) توسط چهار پایه نایتروجن سیتوزین تیمین آدنین و گوانین تشکیل شده است. 

«موریس ویلکینز»، «فرانسیس کریک»، «جیمز واتسون» و «روزالیند فرانکلین» در کشف ساختار مولکولی اسیدهای نوکلئیک (DNA‌) مشارکت داشتند.

دکتر «فرانکلین» از اشعه ایکس برای بررسی ساختار DNA استفاده کرده و دریافت که ساختار دی این ای در دو شکل متفاوت DNA-A (حالت دی هایدرایت مولکول) و DNA-B‌ (ساختار هایدارته) وجود دارد.

این کشف به ویلکینز، کریک، واتسون برای شناسایی ساختار مارپیچی DNA کمک کرده و باعث اهدای جایزه نوبل پزشکی (فیزیولوژی) سال 1962 به آنها شد، اما این جایزه به «روزالیند فرانکلین» تعلق نگرفت.

اکنون «جنیفر گلین» خواهر کوچک تر این محقق با نگارش کتابی مدعی شده است که دکتر «فرانکلین» با اتخاذ یک تصمیم اشتباه، تحقیقات خود را به جای DNA-B‌ بر روی DNA-A‌متمرکز کرده و همین مسئله روند کسب نتیجه را با کندی مواجه ساخت.

اگر وی تحقیقات خود را بر روی DNA-B‌ که عکسبرداری از آن با اشعه ایکس سخت تر است متمرکز می کرد، می توانست بسیار زودتر از سه محقق دیگر این ساختار مارپیچی را شناسایی کند.

نامه «فرانسیس کریک» به «موریس ویلیکینز» در سال 1953 میلادی که در سال 2010 کشف شد نیز نشان می دهد، کریک نیز در این موقعیت احتمالا تصمیمی مشابه «فرانکلین» اتخاذ می کرد.

چگونگی انجام آزمایشات DNA 

در آزمایش DNA، بخش های خاصی از رمز های جنتیکی روی این مولکول که از حجرات های بدن فرد آزمایش شونده به دست آمده است، مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. 

این ماده در تمام حجرات بدن انسان وجود دارد. یکی از آسان ترین و بی خطر ترین راه های دستیابی به حجرات برای آزمایش DNA ، این است که با استفاده از یک گوش پاک کن پلاستیکی ،‌حجرات سطح داخلی داخل دهن ، خون، آب دهن ، پوست، مو، فلتر سیگار، ساجق جویده شده، ناخن دست و پای تازه گرفته شده، خلال دندان، کیلاس آب نیمه خورده شده، دستمال آغشته به اب بینی ، لباس زیرپیراهنی و مایع اسپرم را به دست می آورند. سپس در آزمایشگاه، DNA از حجرات جدا می نمایند و بخش های خاصی از آن مورد بررسی قرار می گیرد. این بخش های خاص می توانند ارتباطات فامیلی و خانوادگی بین افراد را نشان دهند و یا در تعیین هویت فرد موثر باشند. 

بدن انسان از ميليون‌ها سلول تشكيل شده است. همه اين سلول‌ها بجز گلبول‌هاي سرخ هسته دارند كه تمامی اطلاعات جنتيكي فرد در درون اين هسته محفوظ است. برای آزمایش مولکولی DNA مدت ۳۶ ساعت کار است این بسته به تعداد و کیفیت نمونه ها دارد گاهی اوقات ازمایشات تا سه هفته هم زمان می برد. انجام آزمایشات دی ان ای بمنظور ذیل صورت می گیرد.

۱. طب عدلی 

تعیین هویت اجساد، تعیین اصل و نسب روابط بین افراد و بررسی از صحنه جرم ،شهدای گمنام است

۲. تثبیت اولاد

در برخی موارد، مانند عوض شدن نوزادان در بیمارستان‌ها، جرمی اتفاق نمی‌افتد و فقط سهل‌انگاری غیرعمدی پیش‌آمده‌ که لازم است برای تعیین هویت والدین واقعی هر کودک، از آزمایش دی ان ای استفاده شود.

۳.آزمایش DNA مایتوکاندری برای اثبات نسبت خانوادگی از سمت مادر:

ماده ژنتیکی اندامک مایتوکندریا، وارث مادری را انتقال می دهد و از مادر به فرزندان (چه دختر و چه پسر) به ارث می‌رسد. پس اگر افراد دارای مادر مشترک یا جد مادری مشترک باشند، دارای علایم یکسانی بر روی مایتوکاندریا خود خواهند بود.

۴.آزمایش DNA کروموزوم Yبرای اثبات نسبت خانوادگی از سمت پدر

روش دیگر استفاده از کروموزوم Y است. کروموزوم Y در مردان وجود دارد و فقط از پدر به پسران منتقل می‌شود. از این روش می‌توان نسبت افراد ذکور یا مردان خانواده، مثلا رابطه پسر کاکا، را مشخص کرد.

۵.آزمایش DNA و کمک به مطالعات باستان‌شناسی

ازمایش نشان می دهد که چند فیصد جین نیادرتال در وجود فرد است.

۶. استفاده از آزمایش DNA برای تشخیص اختلالات ژنتیکی

برای تشخیص مبتلا بودن، یا امکان مبتلا شدن به بیماری‌های ناشی از اختلالات کروموزومی، از تست دی ان ای استفاده می‌شود. مثلاً دیوانه شدن ، نقصان جنسی وغیره

۷. سلامتی جنین در رحم مادر

۸.تست غربالگری NIFTY- NIPT (نیفتی) (سِل فری)

امروزه تست‌ غربالگری روتین برای تشخیص برخی از امراض ژنتیکی جنین در دروان بارداری برای تمامی مادران انجام می‌شود. در صورت مثبت بودن نتیجه این آزمایشات عمومی، انجام بررسی‌های بیشتر با روش آمنیوسنتز تجویز می‌شود.

روش آمنیوسنتز دارای خطراتی همچون سقط جنین، پاره شدن کیسه آب، خونریزی و عفونت پرده‌های جنینی است. درسال ۱۹۹۷ دانشمندان به وجود DNA جنین درخون مادر پی بردند. این کشف مهم، پایه کشف روش‌های غیرتهاجمی تشخیص اختلالات کروموزمی(Noninvasive prenatal testing) در دوران بارداری شد.

۹.اثرانگشت نگاری جنتیکی

همانطور که اثر انگشت هر فرد، کاملا منحصر به فرد بوده و مشابه هیچکس دیگری در دنیا نیست، نقشه جنتیکی هر فرد که از مولکول DNA به دست می‌آید، فقط مخصوص همان فرد است و احتمال شباهت دو نفر به طور تصادفی کمتر از ۱ در یک میلیون میلیارد نفر می‌باشد.

۱۰.تشابه ژنتیکی دوگانگی هم شکل

دو گانگی که دی این ای همشکل دارند نقشه جنتیکی آن‌ها کاملا به هم شبیه است. برای تشخیص هویت دوگانگی از روش‌های دیگری باید استفاده شود.

۱۱. امراض ارثی 

از ریسک بیماری‌های وراثتی نیز آگاه مسیازد. 

۱۲. سقط جنین با انتخاب جنسیت

عامل فقر در کشورهایی مانند هند و نگرانی بابت تهیه جهیزیه سنگین دختران و قانون یک فرزندی در چین، باعث شده که بسیاری از خانواده‌ها تمایل به فرزند پسر داشته باشند. استفاده از تست DNA توسط این خانواده‌ها منجر به افزایش سقط جنین دخترها و به هم خوردن تعادل جنسیتی این مناطق شده است.

۱۳.آزمایش DNA رازها ی خانواده را برملا می‌کند

۱۴. تست غربالگری اولاد از ۱۹۳ گونه امراض

استخراج دی این ای

استخراج DNA بسته به منبع نمونه، اندازه و قدمت آن متفاوتند. علیرغم تنوع فراوان این روش‌ها، اشتراکاتی هم مابین آن‌ها وجود دارد . برای جدا کردن دی این ای حالت نمونه  در محلول نمکی حاوی دترجنت‌ها و پروتئازها مانند Proteinase K انجام گرفته و این کار موجب از هم گسستن ساختارهای سلولی و حل شدن غشا می‌شود. علاوه بر این استفاده از محلولات کیماوی ، فنول و اشعه اکس  پوست حجرات را تخریب نموده دی این ای را آزاد می سازد.

روش های نوین آزمایشات مولکولی 

اثر انگشت DNA جدیدترین و پیشرفته ترین تکنیک مورد استفاده برای آزمایش اختلالات جنتیکی است که دربرگیرنده بررسی مستقیم مولکول DNA است. دیگر آزمایشات بیماری های جنتیکی شامل تست های بیوشیمی برای بررسی عملکرد آنزیم و دیگر پروتئین هایی که چنین جین هایی تولید می کنند و همچنین آزمایشات میکروسکوپی رنگ آمیزی یا فلورسانت کرومزوم ها است. 

معمولا جواب آزمایشات DNA انجام شده ، به طور قطع و ۱۰۰ درصد قابل استناد میباشد و امکان اشتباه در ۴۰ میلیون قابل امکان است. 

این آزمایش در دوران بارداری، با نمونه برداری از مایع آمنیوتی اطراف جنین که حاوی حجرات بدن جنین است هم انجام می شود و علاوه بر تشخیص هویت می توان از تولد نوزاد مبتلا به بیماری ارثی خطرناک، جلوگیری کرد. 

                           تبار شناسی از طریق دی این ای

با عصری شدن جهان و پیشرفت ها در زمینه آزمایش DNA علم تبار شناسی هم دگرگون شده است و انسان ها حال قادر اند، نسل خود را نه تنها در حد چند نسل بلکه هزاران نسل گذشته از نظر علمی ثابت سازند.

یک مرد افغان تبار که در امریکا زندگی میکند، باوجودی که با جد و آبای خود در حد چند نسل آشنایی دارد، برای اثبات این که واقعاً از کدام نسل و تبار است، یک آزمایش DNA را برای اطلاعات شخصی خود انجام داد.

ادم صدیق که مقیم ایالت کالیفورنیا است می گوید با پدر بزرگش مصروف نوشتن کتابی در مورد اقوام افغانستان بود که تصمیم گرفت آزمایش DNA خود را انجام دهد.

آقای صدیق گفت”من از جانب پدر به قوم یوسفزی و از جانب مادر به اقوام محمدزی و مومند وابسته ام. کنجکاو شده بودم که ریشه های این اقوام به کجا میرسد.”

صدیق گفت پژوهش ها نشان میدهد که قوم یوسفزی در حقیقت قوم حضرت یوسف است که قدامت آن به هزاران سال میرسد. او افزود زمانی که نتیجه آزمایش DNA اش روشن شد، کاملاً متعجب شده بود.

آقای صدیق گفت “آنچه مرا متعجب کرد این بود که با وجود آن که نسل در نسل خانواده های پدری و مادری من از افغانستان استند، جین من فقط سه در صد افغان بودن را نشان میدهد. ۵۴ در صد از جنوب آسیا، ۲۷ در صد از نسل قفقاز یعنی ساحاتی چون ارمنستان و ترکیه، ۶ در صد از جین آیرلندی ها که برایم بسیار حیرت انگیز بود و نمونه های هم از دیگر اقوام در آن شامل بود.”

آقای صدیق می گوید بعد از دریافت این اطلاعات احساس کرد که تا حدی شاید مفهوم داشته باشد. زیرا افغانستان از مسیر های تاریخی مبادلات فرهنگی و تجارتی بوده و در کنار آن بار ها اشغالگران این خطه را مورد تجاوز قرار داده اند. به همین دلیل طی هزاران سال نژاد های مختلف در آن زندگی کرده و مشخصات جنتیکی افغان ها را شکل داده است.

صدیق گفت نتیجه آزمایش DNA اش خانواده او را هم متعجب ساخت و همه را واداشت تا بیشتر در مورد آبا و اجداد خود تعمق و پژوهش کنند. این جوان افغان گفت که با تحقیق بیشتر دریافتند که مادر بزرگ، مادر بزرگ مادرش از ارمنستان بوده است و این شاید تاحدی جوابگویی داشتن جین ارمنی در او باشد. از جانبی هم خانواده پدر، مادرش از چند نسل قبل از جنوب آسیا به افغانستان آمده بود که بازهم پاسخی برای داشتن ۵۴ در صد جین مردم جنوب آسیا میباشد.

ادم صدیق گفت بعد از انجام این آزمایش کنجاوی اش در مورد اصل و نسب افغان ها بیشتر شد و در تماس های که با دانشمندان در اینمورد داشت برایش گفته شد که مردم افغانستان که در آن میتوان هر نوع رنگ پوست، رنگ مو و رنگ چشم را یافت، با موقعیت جغرافیایی و تاریخ کهنی که دارد، کشوری است که ثابت کردن نسل ها در آن بسیار مغلق است.

باوجودی که شک و تردید های در مورد آزمایش DNA به منظور نسل شناسی وجود دارد، ادم صدیق می گوید با بررسی زیاد، لابراتور با اعتمادی را برای اینکار انتخاب کرده است و بر نتیجه ای که گرفته است اطمینان دارد.

ادم صدیق گفت با دانستن این حقیقت و این که می بیند در افغانستان و یا کشور های دیگر چگونه اقوام برای امتیاز گیری بر هم، با یگدیگر در ستیز اند گفت:

آقای صدیق گفت “زمانی که به تصویر بزرگتر نگاه کنید متوجه میشوید که همه یک خانواده بزرگ استیم. وقتی در مورد نژاد ها فکر میکنم، به آن باور ندارم، برای من فقط یک نژاد وجود دارد و آن نسل بشریت است. تنها در ساحه آسیایی مرکزی که اقوام آن از نظر نژادی بسیار به هم نزدیک اند، سوال پیدا میشود که چرا با برادر و یا خواهر و یا نزدیکان خود می جنگند؟”

ادم صدیق گفت امیدوار است کسانی که قوم خود را برتر از دیگران میدانند یک بار DNA خود را آزمایش کنند و آن وقت است که اصل و نسب شان روشن خواهد شد.

2019-11-08 (2).png

منبع که مقاله نوشته شده است

۱.نمونه گیری برای  آزمایش DNA دی ان ای چگونه انجام می شود؟

۲. دی این ای  ویکی پیدا و انگلیس

https://en.wikipedia.org/wiki/DNA

۳. Discoveries Of Genetics And DNA (HD) – Science Documentary

۴. The History of DNA Timeline

https://www.dna-worldwide.com/resource/160/history-dna-timeline

۵. تست جنیتیکی ویکی پیدایا فارسی

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%B3%D8%AA_%DA%98%D9%86%D8%AA%DB%8C%DA%A9

۶.  از کدام تباریم نوشه سایت صدای امریکا

https://www.darivoa.com/a/dna_genealogy/3891242.html

۷. آزمایش دنا چگونه انجام می پذیرد نوشته مازایار

https://virgool.io/@teh/%DA%86%DA%AF%D9%88%D9%86%DA%AF%DB%8C-%D8%A7%D9%86%D8%AC%D8%A7%D9%85-%D8%A2%D8%B2%D9%85%D8%A7%DB%8C%D8%B4%D8%A7%D8%AA-%D8%AF%DB%8C-%D8%A7%D9%86-%D8%A7%DB%8C-e8dlfhqefqic

۸. تکنیک های استخراج دی این ای نوشته زهره محمدی

۹. دی این ای چیست و هر آنچه که در مورد دی این ای است نوشته بابک قهرمانی

https://www.zoomit.ir/2017/3/11/153681/how-dna-works/