مشروع الجينوم المصري

أزاح «مشروع الجينوم البشري» Human Genome Project النقاب عن أوَّل نسخة من الجينوم البشري في العام 2001¹. ومنذ ذلك الحين، قاد هذا المشروع الضخم الجهود التي تمخضت عن سيلٍ من التطورات المتلاحقة في ابتكار تقنيات تعيين التسلسل الجيني (sequencing) عالية الإنتاجية على مستوى العالم، ومهَّد الطريق لظهور العديد من المشروعات الطموحة، التي انكبَّت على تحليل مئات الآلاف من الجينومات (genomes) والإكسومات (exomes) المُدرَجة الآن في قواعد بيانات متاحة لعموم المستخدمين^2،3. وسط هذا السعي المحموم نحو امتلاك معارف عميقة عن الجينوم البشري، وما له من تطبيقات وتضمينات متنوِّعة، وآخذة في التنوُّع يومًا بعد يوم، طفقت بلدان كثيرة تُعيِّن التسلسلات الجينومية لشعوبها، بُغية الخروج باستراتيجيات مبنيَّة على أصول علمية، تستهدف تعزيز نصيب هذه الشعوب من الصحة والرفاه استنادًا إلى سماتها الجينيَّة الخاصة^4،5.

تقع مصر عند مفترق قارات العالم القديم الثلاث: إفريقيا، وآسيا، وأوروبا. وشعبها الذي يربو تعداده على مئة مليون نسمة يمتاز بتعدد ثقافاته، ودرجة عاليةٍ من التنوُّع. يُعتقد أن مصر كانت الطريق الرئيس الذي سلكه البشر خروجًا من إفريقيا⁶. وغنيٌّ عن البيان أن لهذا البلد تراثًا حضاريًا ثريًّا، يشهد عليه التاريخ المحفوظ رسمًا وكتابةً على مدى 5 آلاف عام. زد على ذلك أنه يحتضن أكبر عدد من المحنَّطات البشرية التي تمتدُّ عبر آلاف السنين، وهي محفوظة جيدًا، وموثَّقة تاريخيًّا، ومنها يمكن أن تُؤخذ عيّنات الحمض النووي (DNA) بشكلٍ آمن وموثوق لفحصها وتحليلها^7،8. ومن هنا، فإن مشروعًا وطنيًا لرسم المخطَّط الجينومي في مصر من شأنه أن يربط الماضي بالحاضر والمستقبل، مستهدفًا رفع مستوى الصحة العامة لدى عموم المصريين من جهة، وإثراء المعرفة الإنسانية من جهة أخرى.

كان ذلك في يوليو من عام 2020، حين أعلنت أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا المصرية عزمها إطلاق مشروع وطني في حقل الجينوم البشري. يرتكز هذا المشروع بالدرجة الأولى على إنشاء بنية تحتية جينومية تتيح بلوغ مستوًى عالٍ من الدقة في تحقيق المستهدفات الطبية التي تناسب المصريين بصفة خاصة، تبعًا لتركيبتهم الجينومية. أما أبرز أهداف المشروع فتشمل إنشاء جينوم مصري مرجعي معاصر، يحدد مسبِّبات الأمراض الوراثية النادرة، ويضع أيدينا على عوامل الخطر المرتبطة بالأمراض غير السارية المنتشرة بين المصريين. ومن بين الأهداف الموضوعة للمشروع أيضًا، البحث في كيفية تغيُّر التركيبة الجينيَّة للمصريين عبر الزمن، من خلال دراسة جينومات المصريين القدماء.

والمشروع مزوَّد بشبكة قوية، من أجل حفظ البيانات بصورة مركزية ومؤمَّنة تأمينًا عاليًا، ويضم مركز بيانات وطنيًا للحوسبة عالية الأداء وتحليل البيانات الضخمة، وقاعدة بيانات صحية شاملة للأفراد الذين تشملهم الدراسة على امتداد فترة عمل المشروع، وبنكًا حيويًّا، ومنشأة مركزية لتعيين التسلسلات الجينية، تقع داخل مركز البحوث الطبية والطب التجديدي بالقاهرة، ستكون مقرًّا للإدارة العليا، والمركز الفني الخاص بالمشروع الوطني. وستخضع البيانات غير المعالَجة للتشفير، قبل أن يجري نقلها إلى موقعٍ ثان، حيث تُخزَّن تخزينًا سحابيًا على شبكة مملوكة للحكومة، لضمان درجة عالية من الأمان للبيانات. وسوف تُرفَد هذه الجهود من قبل عدد من المؤسسات الأكاديمية الداعمة، من بينها صفوة الجامعات المصرية، التي ستُسهم في استقدام المشاركين، وجمع البيانات، وتقديم التفسيرات الجينومية، وإعلان نتائج المشروع. يوضح الشكل ¹أ الهيكل التنظيمي للمشروع.

خلال المرحلة الأولى من المشروع، التي تستمر خمس سنوات (بين عامي 2022 و2027)، يُتوقع أن يجري تحليل جينومات 20 ألف شخص من الأصحَّاء ظاهريًّا، إضافةً إلى 8 آلاف مريض. وسوف يُرفع عدد المشاركين الأصحَّاء إلى 100 ألفٍ بحلول نهاية المرحلة الثانية، المقرر انتهاؤها في العام 2032. وبموازاة ذلك، سيجري العمل على تعيين التسلسل الجيني لجينومات مئتين من قدامى المصريين – أغلبها مومياوات مَلَكية – تغطي قطاعًا عريضًا من التاريخ المصري القديم (الشكل 1ب). ويعتزم القائمون على المشروع تطبيق تقنيات تعيين التسلسل الجيني بنوعيها: تقنيات قراءة الأجزاء الجينومية القصيرة (short-read)، وتقنيات قراءة الأجزاء الطويلة (long-read). سوف يُعتمد على تقنيات قراءة الأجزاء القصيرة في أغلب الأعمال الروتينية المعتادة. أما تقنيات الأجزاء الطويلة فسوف تكون مهمتها الأساسية بناء الجينوم المصري المرجعي، إضافةً إلى البحث في الحالات المرضية النادرة وغير المحسومة طبيًّا.

بالنسبة إلى المشاركين من فئة عموم السكان الأصحَّاء ظاهريًّا، سوف تُؤخذ موافقة كتابية اعتيادية من جميع المتطوعين المصنَّفين في هذه الفئة. وسوف يصاحب ذلك موافاتهم بشرحٍ شفهي وافٍ للمشروع، والإجراءات المتَّبَعة فيه، وما يمكن أن يستتبع المشاركة من تبعات. وسوف يكون المشاركون في المشروع أفرادًا بالغين تزيد أعمارهم على 18 عامًا، مع مراعاة التمثيل المتناسب لسكان المناطق الريفية والحَضَرية، وكذا للفئات العمرية (30% للبالغين من العمر 18 إلى 30 عامًا، و50% للفئة العمرية من 30 إلى 45 عامًا، و15% للفئة العمرية من 45 إلى 60 عامًا، و5% لمن هم فوق الستين)، وكذلك مراعاة التوزيع المناسب بين الجنسين، وفقًا لأحدث البيانات الديموجرافية المصرية. وعلاوة على ذلك، ستُجمع بيانات شخصية وعائلية عن المشاركين، فضلًا عن إخضاعهم لفحوص سريرية شاملة، ومعها بعض التحاليل الأساسية. ومن بين البيانات التي ستُجمع عن كل مشارك، تاريخه الطبي الكامل، مشتملًا على مستوى النشاط البدني، والأمراض الحالية أو السابقة، والعمليات الجراحية التي خضع لها، والأخطار الصحية (مثل التدخين، أو الأخطار المرتبطة بالعمل)، وكذلك تاريخ الحيض والحمل في حالة الإناث. كما سيخضع المشارك لفحص إكلينيكي شامل، يشتمل على تقييم الحالة الجسدية العامة (قياس الطول، والوزن، ومحيط الفخذ والخصر، والنبض، وضغط الدم)، إضافةً إلى فحص أجهزة الجسم المختلفة (القلب، والبطن، والصدر، والأطراف، والرأس، والعنق، والجلد). وفضلًا عن التحليل الجينومي، سيخضع كل مشارك للتحاليل الأساسية، من قبيل صورة الدم الكاملة (CBC)، والهيموجلوبين السكري، ووظائف الكُلى والكبد، ومستوى الدهون. وسوف تُحفظ جميع البيانات بصيغة إلكترونية على خادم خاص بالمشروع.

وانتقالًا إلى الشق الثاني من المشروع، المعني بالمشاركين المرضى، سوف تُدرس مجموعة مختارة من الأمراض النادرة، التي لا نكاد نعرف من مسبِّباتها الجينية شيئًا. سوف تتخذ هذه الدراسة، بصورة أساسية، شكل المشروعات الفرعية التي تنضوي تحت مشروع الجينوم المصري، بعد أخذ موافقة لجنة الأخلاقيات المعنية. أما الاختيار بين أساليب تعيين التسلسل الجيني المختلفة – مثل لوحات الجينات المستهدفة، أو الأخذ بطريقة الجينوم الكامل أو الإكسوم الكامل في تعيين التسلسلات الجينية – هذا الاختيار سوف يتحدد تبعًا للنمط الظاهري والنمط الجيني المميِّزَين لكل مرض أو مجموعة من المشاركين. وكذلك فربما يتناول المشروع عددًا من الحالات الإكلينيكية المفردة، التي لا تندرج تحت أيٍّ من المشروعات الفرعية، بإخضاعها للفحص والتحليل والتسجيل. ومما تجدُرُ الإشارة إليه في هذا الصدد أن قاعدة بيانات إلكترونية موحَّدة، يستضيفها مركز البحوث الطبية والطب التجديدي، قد صُمِّمت خصِّيصًا لجميع الحالات المرضية النادرة، من أجل تسهيل تسجيل البيانات الإكلينيكية، وإتاحة استرجاعها مستقبلًا للمساعدة في تحديد الارتباط بين النمط الظاهري والنمط الجيني لحالةٍ مَرَضية ما. وسوف يُسمح للأطباء المتعاونين مع المشروع بالدخول إلى قاعدة البيانات المذكورة لإدخال البيانات الإكلينيكية الخاصة بمرضاهم، والحصول على التشخيصات الجينيَّة إن وُجدت.

وأخيرًا، ففي إطار السعي إلى تحليل الحمض النووي القديم، أُنشئ مختبر متخصص في المتحف القومي للحضارة المصرية بالقاهرة، ليكون منوطًا بالتعامل مع المومياوات المصرية، واستخراج عيّنات الحمض النووي منها، ومعالجتها تمهيدًا لعملية تعيين التسلسل الجيني. يُتوقع أن يغطي المدى الزمني لهذه العيّنات الفترة من الأسرة الثامنة عشرة في مصر القديمة حتى العصر اليوناني الروماني (بين عامي 1550 ق.م. و395 م على وجه التقريب). اختير هذا المدى الزمني بحيث يكفل أن تكون دراسة مراحل الانتقال التاريخي في مصر القديمة دراسة وافية وشاملة. وسوف تُراعى عند أخذ العيِّنات التدابير الاحترازية الضرورية لمنع التسبُّب في أي ضرر للعيِّنات القديمة عالية القيمة. كما ستطبَّق معايير مراقبة الجودة الكفيلة بمنع تلوُّث العينات عند جمعها، ما أمكن إلى ذلك من سبيل، أخذًا بالتوصيات المعمول بها في هذا المضمار^7،9،10. وثمة مختبر آخر بديل بالمتحف المصري بالقاهرة، كان فيما مضى مسرحًا لدراسة أسرة الملك «توت عنخ آمون»، لاسيَّما المسائل ذات الصلة بالنَّسَب والأمراض.

نتوقع أن يكون لمشروع الجينوم المصري تأثير ضخم على الأصعدة كلها، الوطني والإقليمي والعالمي. كيف لا، وهو الذي سيُخرج إلى النور أول قاعدة بيانات جينومية في مصر وشمال إفريقيا، ويُضفي على جينومات الأصول الإفريقية في قواعد البيانات العالمية مزيدًا من التنوُّع وعمق التغطية. ولمَّا كان الأمر كذلك، فما من شكٍّ في أن المشروع سيُسهم في تعميق الفهم العالمي للتطور البشري، والربط بين الأصول الإفريقية والأوروبية، لاسيَّما إذا أخذنا في الحسبان أن مصر تعدُّ بمثابة همزة وصل أساسية بين القارتين، جينوميًّا كما جغرافيًّا، على اعتبار أنها كانت طريق "الخروج من إفريقيا"⁶.

سوف يَخرُج مشروع الجينوم المصري ببيانات مفيدة تسهم في تبيان تركيبة الأمراض البشرية في مصر والمنطقة؛ إذ لن يُنجز هذا المشروع إلا وقد صرنا أكثر إلمامًا بتواترات الأليلات (allelic frequencies) بمختلف أشكالها، وهي لازمة لتحليل البيانات الجينومية للأمراض الشائعة والمقارنة بينها. ومن ذلك، مثلًا، الأشكال الجينية التي تزيد خطر الإصابة بالعدوى، والأمراض غير السارية، والسرطانات. أضِف إلى ذلك أنه سيساعد على توصيف المواقع الجينومية المرتبطة بهذه الأمراض في حالة المصريين على وجه الخصوص. وإتاحة هذه البيانات من شأنها أن تسهم في الحدِّ من التحيُّز الأوروبي الملموس في أبحاث الجينوم الكبرى. فحتى وقتٍ قريب، كانت نسبة ذوي الأصول الأوروبية من المشاركين في دراسات الارتباطات على مستوى الجينوم (GWAS) تربو على 86%¹¹، في حين لم تزد نسبة المشاركين من ذوي الأصول الإفريقية عن 1.1%. وهكذا، فسوف يتصدَّى مشروع الجينوم المصري للفجوة القائمة في دراسات الجينوم، ويشارك في الجهود العالمية الرامية إلى تحقيق العدالة الجينومية، بما يكفل بلوغ هدف إتاحة الطب الدقيق (أي الذي يراعي الاختلاف بين حالةٍ وأخرى) للجميع.

وتنتظر المشروعَ فرصةٌ سانحةٌ أخرى، تتمثَّل في قياس نسبة تواتر حمل الأمراض أحادية الجين (monogenic diseases) بين سكان مصر الأصحَّاء ظاهريًّا، للكشف عن الأمراض التنكُّسية خاصة، ومن ثم المساعدة على توقُّع نسبة الإصابة بهذه الأمراض مستقبلًا، وتقييم أثر ذلك على منظومة الرعاية الصحية في مصر. إن رسم خريطة جينية للأمراض أحادية الجين في مصر، بكل ما تحمل من سمات ديموجرافية فريدة، من شأنه أن يقدم إسهامًا هامًّا لمعرفتنا بهذه الأمراض، ولعلَّه أن يزيح النقاب عن طيفٍ عريض من المكتشَفات الجديدة، سواءٌ أكانت متغيرات جينيَّة، أو أنماطًا ظاهرية، أو ارتباطاتٍ بين الجينات والأمراض.

وأخرى لا ينبغي أن تفوتنا، ستكون إن تحققت مكسبًا إضافيًا، وهي الاستعانة بتقنيات تعيين التسلسل الجيني المتقدمة في تشخيص الأمراض النادرة. سوف تُقدَّم هذه الخدمة بصورة منتظمة لأول مرة في مصر، وعليها تنعقد الآمال في إدارةٍ أفضل للحالات المرضية التي يعاني منها آلاف المصريين، وإتاحة المشورة الجينيَّة والتدابير الوقائية اللازمة لعائلاتهم والمحيطين بهم. ليس هذا فحسب، بل يمكن للمشروع أيضًا أن يتعرَّف على التغيُّرات الصيدلية الجينية (phramacogenomic variations)، المرتبطة بالاستجابات الدوائية، ليسهم – من ثمَّ – في اختيار النظام الدوائي الذي يلائم كل فئة من فئات المرضى. بقي أن نشير إلى أن إتاحة الدخول المفتوح إلى المعلومات الجينومية سوف تمكِّن العلماء ومقدِّمي خدمات الرعاية الصحية من اكتساب مزيد من الخبرات، فضلًا عن أنها تمهد الطريق نحو التحوُّل إلى أسلوبٍ في الرعاية الطبية يتكئ على علم الجينوم.

فإذا عدنا لنعرِّج على مسألة تحليل الحمض النووي المصري القديم، سنجد أن المنتظَر من المشروع يتجاوز تقديم أفكار جديدة عن حياة المصري القديم؛ بل سيعمل كذلك على ملء فجوات عدَّة في غير حقل من حقول المعرفة: من الأنثروبولوجيا إلى علم الآثار، ومن التطوُّر إلى التاريخ. يُضاف إلى ذلك أن دراسة الجينومات البشرية القديمة ربما تسلط الضوء على الخلفية الجينية للأمراض أحادية الجين في مصر وخارجها، ولعلها تكشف عن المتغيرات أو الصور الجينية الأصلية، التي لا تزال حاضرةً في الأجيال المعاصرة. ولا يقف الأمر عند هذا الحد؛ فنتائج تحليل الحمض النووي القديم ربما تفيد في بعض المسائل الهامة ذات الصلة بالطب الدقيق، مثل التفاعل ما بين الجينوم البشري والعوامل البيئية، لاسيَّما فيما يتعلق بالتعرُّض لأضرار بعض المُمْرضات الدقيقة، مثل بكتيريا المتفطِّرة السُّلِّية (Mycobacterium tuberculosis)، والمتصورة المنجلية (Plasmodium falciparum)، والبلهارسيا الدموية (Schistosoma haematobium)، والبلهارسيا المنسونية (Schistosoma mansoni)^12،13،14.

إنها لحظة انتعاشةٍ لعلم الجينوم في مصر، حيث يلحق مشروع الجينوم المصري بركاب مشاريع الجينوم المموَّلة حكوميًّا حول العالم: في أوروبا، وأمريكا الشمالية، وآسيا، ومنها بلدان عربية، مثل المملكة العربية السعودية، والإمارات، وقطر¹⁵. وإننا لعلى يقينٍ أن مصر، بما لها من سماتٍ أنثروبولوجية وتاريخية ومعاصرة ثريَّة، أمامها فرصة فريدة لإنتاج رؤية جديدة للتراث الجينومي البشري.

عن المؤلفين

المؤلفون والمؤسسات التي ينتسبون إليها

1.    مركز البحوث الطبية والطب التجديدي (ECRRM)، القاهرة، مصر

محمد عبد المنعم، نيفين عبد المنعم سليمان، أحمد مصطفى، وائل حسن، طارق طه، وخالد عامر

2.    قسم الباثولوجيا الإكلينيكية والكيميائية، كلية الطب، جامعة القاهرة، القاهرة، مصر

محمد عبد المنعم

3.    قسم طب الأطفال، ومركز طب وزراعة الكلي للأطفال (CPNT)، كلية الطب، جامعة القاهرة، القاهرة، مصر

نيفين عبد المنعم سليمان

4.    قسما البيولوجيا والمعلوماتية الحيوية، ومختبر الجينوم التكاملي، الجامعة الأمريكية بالقاهرة، مصر

أحمد مصطفى

5.    قسم الجينات الطبية والجزيئية، معهد أبحاث الجينوم البشري، المركز القومي للبحوث، القاهرة، مصر

يحيى زكريا جاد

6.    مختبر الحمض النووي القديم، المتحف القومي للحضارة المصرية، القاهرة، مصر

يحيى زكريا جاد

7.    أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا، القاهرة، مصر

جينا الفقي، ومحمود صقر

التواصل مع المؤلفين

للتواصل مع المؤلفين، يمكنك مراسلة محمد عبد المنعم أو نيفين عبد المنعم سليمان عبر البريد الإلكتروني.

إقرارات أخلاقية

تضارب المصالح

يقرُّ المؤلفون بعدم وجود تضارب في المصالح.

_{* هذه ترجمة للمقالة المنشورة في دورية «نيتشر جينيتكس» Nature Genetics بتاريخ 29 أبريل 2024.}

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.