جينوم مقابل ألف دولار في 2012

هل تكون 2012 سنة لنزول الجينوم إلى الشارع، بمعنى أن يصبح فحصاً شائعاً وفي متناول شريحة واسعة من الناس؟ فبعد أن بلغت تكلفة تفكيك الجينوم البشري للمرة الأولى قرابة 3 بلايين دولار تولتها هيئات ودول انضوت تحت لواء «مشروع الجينوم البشري» Human Genome Project (بقيادة أميركا)، من المتوقّع أن ينخفض هذا الرقم، بل أن ينخفض ليصل إلى واحد على ثلاثة ملايين هذا الرقم.
بديهي القول إن هذا الانخفاض في تكلفة التكنولوجيا المتطوّرة، ربما صار سمة أساسية للعلوم الحديثة. يكفي النظر إلى عالم المعلوماتية والكومبيوتر. ففي عام 1965، أدلى عالِم الإلكترونيات غوردون مور، الذي شارك في تأسيس «إنتل» Intel العملاقة، بملاحظته الشهيرة التي أفادت بأن عدد الترانزستورات على رقائق الكومبيوتر يتضاعف كل سنتين، مع انخفاض موازٍ في تكلفتها. واستطراداً، توقّع مور أن تصبح الرقاقات أكثر قوة بما لا يقاس، وأن تصبح رخيصة وفي متناول العموم. وأثبتت الأيام صحّة هذا التوقّع، الذي حمل اسم «قانون مور» Moor Law. وصار صفة أساسية لصناعة الرقاقات الإلكترونية، وهي العقول المفكّرة التي تشغّل الكومبيوتر. وساهمت الرقاقات الأصغر حجماً والأقل ثمناً، في تطوير صناعة المعلوماتية والاتصالات المتطورة وأجهزتها. وأثبتت الوقائع أن أمراً مشابهاً ل «قانون مور» انطبق أيضاً على عدد البيكسلات في آلات التصوير الرقمية، وحجم ذاكرة الكومبيوتر، وسعة التخزين في أدوات «فلاش» الرقمية وغيرها. بالعودة إلى الجينوم، نشر باحثون من شركة «أيون تورنت» في بلدة غيلفورد في ولاية كونيتيكت، على الموقع الإلكتروني لمجلة «نايتشر»، أنهم استخدموا رقاقات إلكترونية مصممّة لرصد تفاصيل المُكوّنات الوراثية، في التعرّف إلى تركيب الجينوم وشفرته. وتنتج «أيون تورنت» أجهزة راقية في مجال التعرّف إلى شفرة الحمض الوراثي النووي، كما تُشكّل حاضراً جزءاً من شركة «لايف تكنولوجيز» في بلدة كارلسباد في ولاية كاليفورنيا. وصنِعت الرقاقات الجينية استناداً إلى تكنولوجيا شبه الموصلات Semi Conductors التي قادت التطوّر في المعلوماتية وصناعتها عبر العقود الخمسة الماضية. وفي السياق عينه، توقع هؤلاء الباحثون أن تتمكن تكنولوجيا الرقاقات الجينية من تطوير الجينوم وعلومه، متوقّعين أن يؤدي هذا إلى خفض جذري في تكلفة التعرّف إلى شفرة الحمض الوراثي النووي.
قانون «مور» يضرب الجينوم
شهد سعر تحديد شفرة الحمض النووي تراجعاً مستمراً منذ أن أنجز الباحثون التعرّف إلى شفرة أول جينوم بشري عام 2000. ووصل السعر إلى 3 ملايين دولار في 2003، ما مثّل انخفاضاً بقرابة ألف ضعف، مقارنة بتكلفة 3 بلايين دولار في 2000. ووفق البحث المشار إليه آنفاً، قد يصل سعر التعرّف إلى شفرة جينوم للفرد إلى ألف دولار، على رغم الصعوبة التي تتسم بها هذه العملية تقنياً وعلمياً.
وقبل أربع سنوات، قرّر جوناثان روثبرغ، مؤسس شركة «أيون تورنت»، أن يستبدل عملية مزج مادة الفلور مع الحمض النووي، بهدف التعرّف إلى المكوّنات الأساسية للجينوم، بعملية أكثر بساطة تعتمد على الرصد الكهربائي المباشر لهذه المكوّنات وحقق نجاحاً سريعاً. وباعت شركته أول جهاز إلكتروني لقراءة الجينوم في مطلع السنة الحالية. وفي الشهور السبعة الأخيرة، تحوّلت هذه الأداة التكنولوجية إلى نجاح تجاري. وباتت من التقنيات الأكثر مبيعاً في السوق.
وفي البحث الذي وضعه روثبرغ وزملاؤه، ظهرت تفاصيل عن الطريقة التي اتّبعوها في تفكيك شفرة الجينوم البشري. وأوضحوا أن القارئ الإلكتروني يحتوي رقاقة مزوّدة بقرابة 1.2 مليون مجسّ فائقة الدقّة. ويحتوي كل مجسّ على فراغ مرسوم على هيئة إحدى المُكوّنات الرئيسة في شفرة الجينوم، وهي 4 مكوّنات تحديداً يشير إليها العلماء بحروف «إيه» A و «تي» T و «سي» C و «جي» G. وفي شيفرة الجينوم، لا تلتصق «إيه» إلا ب «تي»، وكذا الحال بالنسبة إلى «سي» و «جي». وتتألف شفرة الجينوم من تسلسلات ضخمة العدد من ثنائيات «إيه» - «تي» و «سي» - «جي». واستطاع روثبرغ وزملاؤه ابتكار طريقة للتعرّف إلى هذه الثنائيات عبر رصد إشاراتها كهربائياً.
وأوضح أن أولى الرقاقات في الشركة كانت تُصنَع في مرفق مختصّ بإنتاج أشباه موصلات، بداية من عام 1995. وحينها، كان أصغر مجسّ محفور على الرقاقة بطول 0.35 ميكرومتر. ومع التطوّر في صناعة أشباه الموصلات عام 2005، بات بإمكان الشركة تصنيع رقاقات فيها مجسّات لا يزيد طول الواحد منها على 0.065 ميكرومتر (65 نانومتر). وأتاح هذا حشد أكثر من بليون مجسّ على كل رقاقة مفردة. وباتباع هذا الطريق، توقّع روثبرغ أن تتمكن شركته من التعرّف إلى تسلسلات شفرة الجينوم لقاء ألف دولار، بحلول عام 2012.