علم الوراثة LIMR: التحقيق في التأثير الوظيفي للجينات الجديدة والمتغيرات الوراثية في ارتفاع الحرارة الخبيثة باستخدام أنظمة النموذج

ملخص

ارتفاع الحرارة الخبيث (MH) هو حالة وراثية، حيث يكون المرضى الذين يتعرضون لأدوية التخدير عرضة لاستجابة شديدة للحرارة المفرطة وفرط التمثيل الغذائي التي يمكن أن تساهم في نسبة كبيرة من الأمراض والوفيات بعد الجراحة. ويعتقد أن هذا ينتج في المقام الأول عن خلل تنظيم العضلات الهيكلية Ca2+. لا يزال التشخيص الوراثي غير ممكن بالنسبة لنسبة كبيرة من المرضى. حاليًا، لا بد من إجراء خزعة عضلية غازية واستجابة وظيفية، وهو اختبار التقلص في المختبر (IVCT). تاريخيًا، تم وصف MH على أنه حالة وراثية جسمية سائدة بسبب طفرات RYR1. لكن الأساس الجيني يبدو الآن أكثر تعقيدًا، حيث تتسبب المتغيرات في الجينات الإضافية في حدوث الحالة أو تساهم فيها، مما يشير إلى عتبة وظيفية مطلوبة حتى يصبح المرضى عرضة للإصابة (1).

لمعالجة الفهم غير الكامل للأساس الجيني لقابلية الإصابة بـ MH، والتوصيف الوظيفي للمتغيرات ذات الأهمية غير المؤكدة (VUS)، سيتم استخدام تحرير الجينات CRISPR-Cas9 لاستبدال VUS الخاص بالمرضى بتسلسل النوع البري في hiPSC المشتق من الخلايا الليفية، لتحرير VUS إلى خط خلايا hiPSC للتحكم، ولتوليد خلايا تحتوي على مجموعات من المتغيرات الجينية. سيتم تمييز الخلايا المحررة إلى نموذج أكثر ملاءمة لنوع الخلايا العضلية، والأنابيب العضلية، والتقييم الوظيفي الذي يتم إجراؤه بواسطة تقنيات تصوير الخلايا الحية، وتحديد الاستجابات للمركبات المختلفة ذات الصلة بالتخدير المتطاير والتعامل مع Ca2+. سيؤدي هذا إلى تحديد وقياس التغيرات الميكانيكية في تدفق Ca2+ بين الأجزاء الخلوية. سيتم أيضًا تقييم آليات إضافية مثل الميتوكوندريا والإجهاد التأكسدي (2).

لذلك فإن هدف المشروع هو تطبيق البيانات الوظيفية التي تم إنشاؤها لتحديد القدرة المرضية لمتغيرات التسلسل وحدها وفي مجموعات، ومساهمتها في النمط الظاهري المتأثر بـ MH. يقع هذا المشروع في وحدة Leeds MH وهي المركز المرجعي في المملكة المتحدة وتحتوي على أكبر مجموعة من البيانات والمواد المظهرية المستمدة من المرضى في جميع أنحاء العالم بما في ذلك بيانات الحمض النووي والخلايا وIVCT والإكسوم وبيانات RNASeq. ستتاح للخريج المتحمّس للغاية الفرصة للعمل بشكل وثيق مع كل من الطاقم السريري والبحثي في هذه الوحدة المشهورة عالميًا.

التقنيات المستخدمة في هذا المشروع

المناهج المستخدمة في هذا المشروع هي مجموعة من التقنيات الجزيئية والكيميائية الحيوية والخلوية القياسية والمتخصصة التي يتم تنفيذها حاليًا في وحدة MH، بما في ذلك: زراعة الخلايا الجذعية، وتحرير الجينات CRISPR-Cas9، وتمايز الخلايا العضلية، وتقدير البروتين والنسخ، وتصوير الخلايا الحية، والتحليل الإحصائي. سيتم استخدام برمجة Episomal من خطوة واحدة لتحويل الخلايا الليفية للمريض إلى hiPSC باتباع البروتوكول الموصوف بواسطة Howden et al (3). سيتم بعد ذلك تحويل كل من عناصر التحكم WT وhiPSC للمريض إلى خلايا سلفية عضلية باتباع البروتوكول الموصوف بواسطة Chal et al (4). سيتم استخدام ظروف الوسائط المحددة لتحفيز التولد العضلي، ولإنشاء أنابيب عضلية قابلة للحياة لتجارب تصوير الكالسيوم.

المراجع

1. ميلر وآخرون (2018) علم الأوبئة الوراثية لارتفاع الحرارة الخبيث في المملكة المتحدة. المجلة البريطانية للتخدير 121(4): 944-952
2. تشانغ وآخرون (2019) تكشف العضلات الهيكلية النفاذية عن نقص الميتوكوندريا لدى الأفراد المعرضين لارتفاع الحرارة الخبيث. المجلة البريطانية للتخدير 122(5): 613-621
3. Howden et al (2018) إعادة البرمجة والتحرير الجيني المتزامن للخلايا الليفية البشرية. بروتوكولات الطبيعة 13(5): 875-898
4. تشال وآخرون (2016) توليد ألياف العضلات البشرية والخلايا الشبيهة بالأقمار الصناعية من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات في المختبر. بروتوكولات الطبيعة 11(10):1833-1850

هذا المشروع جزء من أكاديمية الدكتوراه الدولية: البحوث الطبية

تماشيًا مع الطبيعة المخصصة لأكاديمية الدكتوراه الدولية لدينا، يمكن اقتراح مشروع دكتوراه معدل اعتمادًا على اهتمامات الطلاب وخلفياتهم.

درجة علمية في العلوم البيولوجية، أو طب الأسنان، أو الطب، أو القبالة، أو التمريض، أو علم النفس، أو درجة شرف جيدة في موضوع ذي صلة بموضوع البحث. قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى درجة الماجستير في موضوع ذي صلة في بعض مجالات الكلية. للتعرف على متطلبات القبول لجميع درجات البحث الأخرى التي نقدمها، يرجى الاتصال بنا.

يجب على المتقدمين الذين لا تتحدث الإنجليزية لغتهم الأولى تقديم دليل على أن لغتهم الإنجليزية كافية لتلبية المتطلبات المحددة لدراستهم. الحد الأدنى لمتطلبات هذا البرنامج في اختبارات IELTS وTOEFL هي: • امتحان IELTS من المجلس الثقافي البريطاني - مجموع إجمالي 7.0، على ألا يقل أي عنصر عن 6.5. • TOEFL iBT - مجموع نقاط 100 على أن لا يقل عنصر الاستماع والقراءة عن 22، وعنصر الكتابة لا يقل عن 23، وعنصر التحدث لا يقل عن 24.