چکیده: سرطان کولورکتال، سرطان در ناحیه کولون، رکتوم و زائده آپاندیس است که هرساله نزدیک به یک میلیون نفر افراد مبتلا شده به سرطان کولورکتال در جهان شناسایی می شوند و هرساله نیم میلیون نفر در اثر این بیماری جان خود را از دست می دهند. در ایران نیز سالیانه در حدود 2262 نفر در اثر ابتلا به این سرطان جان خود را از دست می دهند. بیماری در ابتدا به صورت پولیپ های آدنومای خوش خیم شروع می شود که می تواند تبدیل به یک آدنومای پیشرفته با درجه دیسپلازی بالا شود، و سپس سرطان به شکل تهاجمی تبدیل می شود. برخی از فاکتورهای خطر در ایجاد سرطان کولورکتال عبارتند از: سن بالا، رژیم غذایی غنی از چربی و دارای کمبود در فیبر، مصرف بالای الکل، چاقی و بی تحرکی، قرار گرفتن در معرض پرتوها و مصرف سیگار. در حالی که مهمترین فاکتور خطر برای ابتلا به سرطان کولورکتال دارا بودن سابقه فامیلی است، با این وجود در حدود %75 از افرادی که به این بیماری مبتلا می شوند، فاقد سابقه فامیلی بیماری هستند. تغییر کردن سلول های اپی تلیال طبیعی به شکل کارسینوما ، حداقل به 5 تا 7 تغییر مولکولی زیان آور نیاز دارد. حدود % 85 از موارد سرطان کولورکتال به خاطر رخدادهایی است که نتیجه آن ها به وجود آوردن ناپایداری کروموزومی است که منجر به آنیو پلوئیدی، و غیر فعال شدن ژن apc است، مانند فرمی که در fap رخ می دهد. % 15 باقیمانده از سرطان کولورکتال، به دلیل رویداد هایی است که باعث ایجاد ناپایداری در میکروساتلایت ها، و نقص در ژن های ترمیم عدم تطابق است، همان گونه که در hnpcc دیده می شود. در سال های اخیر برخی از پلی مورفیسم ها در بعضی از ژن های با نفوذ پایین نیز در رابطه با همراهی آن ها با سرطان کولورکتال مورد بررسی قرار گرفته اند. یکی از این ژن ها، ژن xrcc3، ژن شرکت کننده در مسیر ترمیم نوترکیبی هومولوگ است. در مسیر نوترکیبی هومولوگ برای ترمیم شکست های دو رشته ای ایجاد شده در dna، از ژن مشابه در کروموزوم همتا استفاده می شود. یک مرحله کلیدی این روش از ترمیم، کنار هم قرار گرفتن و جفت شدن رشته های dna است که بعد از آن، در مکان های شکست های دو رشته ای، جفت شدن، و حمله دم های تک رشته ای dna به dna دو رشته ای در کروموزوم همتا رخ می دهد در این رابطه پروتئین rad51 انسانی نقش مهمی دارد، این پروتئین، در حین ترمیم، کاتالیز کننده جفت شدن dna تک رشته ای با dna دو رشته ای است. بعد از آسیب dna در هسته سلول و در محل آسیب dna، پروتئین rad51 در مراکزی تجمع می یابد، که به نظر می رسد این مراکز، مکان هایی است که در آن ها dna ترمیم می شود. در سلول های دچار نقص در پارالوگ های rad51، شکل گیری و یا پایداری این مراکز rad51 دچار اختلال می شود، که نشان دهنده این است که، احتمالاً برای شکل گیری فیلامنت های فعال rad51، وجود پارالوگ های rad51 به عنوان میانجی لازم است. xrcc3 یکی از پارالوگ های rad51 می باشد. ژن xrcc3 بر روی بازوی بلند کروموزوم 14 در موقعیت 14q32.3 واقع شده است. به جز اهمیت احتمالی آن در ترمیم شکست های دو رشته ای dna از طریق ترمیم نوترکیبی هومولوگ، دانسته های کمی درباره خصوصیات بیوشیمیایی آن و نیز عملکرد ویژه آن وجود دارد. سلول های جهش یافته در xrcc3، بین 2 تا 3 برابر حساسیت افزایش یافته برای پرتوهای یونیزان و فرا بنفش و ترکیبات الکیله کننده نشان می دهند. عملکرداحتمالی دیگر xrcc3، به کار گرفتن پروتئین rad51، در محل های شکست دو رشته ای dna در مراحل انتهایی نوترکیبی هومولوگ است. 3 پلی مورفیسم، در xrcc3 شناخته شده است، که، همگی در اگزون شماره 7 این ژن واقع شده اند. تغییر ترئونین به متیونین، اصلی ترین پلی مورفیسم در این ژن است، که در کدون 241،در اگزون 7 رخ می دهد. در رابطه با پیامد های عملکردی این تغییر در ژن xrcc3 اطلاعات بسیار کمی وجود دارد، با وجود این، برخی از مطالعات بیانگر رابطه بین این پلی مورفیسم و افزایش خطر برخی از سرطان ها از جمله سرطان های پوست، مثانه، سینه و ریه می باشد. در برخی از تحقیقات اخیر، ارتباط بین این پلی مورفیسم با سرطان کولورکتال نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در برخی از تحقیقات، نتایج، ارتباط معنی داری بین این پلی مورفیسم با افزایش خطر ابتلا به سرطان کولورکتال را نشان داده اند. بنابر این، با توجه به اهمیت این موضوع، در بررسی این ارتباط احتمالی پلی مورفیسم با سرطان کولورکتال، پژوهش در مورد ارتباط احتمالی این پلی مورفیسم با سرطان کولورکتال در جمعیت ایرانی ضروری به نظر می رسد، که برای انجام آن، از روش rflp-pcr استفاده شد. به این منظور، نمونه های خون 112 بیمار مبتلا به سرطان کولورکتال از بیمارستان سیدالشهداء اصفهان جمع آوری شدند. نمونه های خون 120 فرد سالم نیز، از کسانی که برای آزمایشات معمولی توسط پزشک به آزمایشگاه ارجاع داده شده بودند، تهیه گردید. توسط روش نمکی میلر با کمی تغییرات جزئی dna ژنومی از نمونه های خون استخراج شد. سپس، یک جفت پرایمر اختصاصی، برای مطالعه کردن پلی مورفیسم مورد نظر، طراحی شد. که از نمونه های dna استخراج شده، با این پرایمر ها ناحیه حاوی پلی مورفیسم مورد نظر توسط دستگاه های pcr ترموسایکلر تکثیر dna شد. سپس محصولات pcr توسط آنزیم nlaiii تحت تاثیر هضم آنزیمی قرار گرفتد و بر روی ژل 5/0 درصد آگارز از هم جدا شدند. در پایان برای بررسی تفاوت بین توزیع ژنوتیپی در بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال و گروه شاهد از آزمون 2 ? برای آنالیز آماری نتایج استفاده شد. مطابق انتظار و همسو با نتایج یافته های به دست آمده در تحقیقات پیشین، ارتباط چندانی بین مصرف سیگار و افزایش خطر ابتلا به سرطان کولورکتال وجود نداشت. با این وجود بین مصرف سیگار و افزایش خطر ابتلا به سرطان در ناحیه رکتوم ارتباط معنی داری وجود داشت. بررسی توزیع فراوانی ژنوتیپ های cc، ct و tt در پلی مورفیسم m 241 t، در بین دو جمعیت بیمار و شاهد نشان داد خطر ابتلا به سرطان کولورکتال در افراد حامل ژنوتیپ هموزیگوت cc، بیش از سه برابر بیش تر از افراد ژنوتیپ هموزیگوت tt است و خطر ابتلا در افراد دارای ژنوتیپ هتروزیگوت ct نیز بیش از 7/2 بیش تر از افراد هموزیگوت tt می باشد و شانس رشد و گسترش سرطان کولورکتال با آلل c مرتبط است. بررسی میانکنش بین این پلی مورفیسم با پلی مورفیسم های موجود در ژن های دیگر که در ایجاد سرطان کولورکتال دخیل هستند و بررسی میانکنش آن با رژیم های غذایی گوناگون، چاقی و بی تحرکی، مصرف سیگار و مشروبات الکلی می تواند در راستای تصدیق ارتباط این پلی مورفیسم با سرطان کولورکتال مورد توجه قرار بگیرد. کلمات کلیدی: سرطان کولورکتال، ژن apc،fap ، میکروساتلایت ها، hnpcc، ژن xrcc3، rad51، rflp-pcr، آنزیم nlaiii

بیوانفورماتیک علمی است بین رشته ای که قواعد ریاضی، فیزیک، شیمی و علوم کامپیوتر را به داده های وسیع، متنوع و پیچیده زیست شناسی، اعمال می کند. هدف بیوانفورماتیک، حل مسایل زیست شناسی در سطح مولکولی است. پروتیین ها از اجزای اصلی سلول های موجودات زنده هستند. هر مولکول پروتیین، از زنجیره ای از اسیدهای آمینه تشکیل می شود. برای پروتیین چهار ساختار (اول، دوم، سوم، چهارم) تعریف شده است. ساختار اول، همان زنجیره اسیدهای آمینه آن است. ساختارهای دوم، ساختارهای محلی هستند که توسط برقراری پیوندهای ییدروژنی به وجود می آیند. رایج ترین آن ها، مارپیچ های آلفا و صفحه های بتا هستند. ساختار سوم، شکل کلی یک مولکول پروتیین و در واقع، موقعیت فضایی ساختارهای دوم نسبت به یکدیگر است که در اثر تاشدن زنجیره اسید آمینه شکل می گیرد. ساختار چهارم از تجمع چندین پروتیین ایجاد می گردد. محققان، پیوسته پروتیین های جدیدی کشف و توالی اسیدهای آمینه آن ها را تعیین می کنند. عمل پروتیین، وابسته به شکل ساختار سوم آن است. مولکول هایی که یک پروتیین می تواند به آن ها متصل شود، بستگی به شکل سه بعدی پروتیین دارند. ساختار سوم خود، وابسته به توالی اسید آمینه است. متاسفانه، تعیین ساختار سوم، به سادگی تعیین ساختار اول پروتیین نیست. روش های فعلی تعیین ساختار سوم، بسیار پر هزینه و زمان بر هستند. در نتیجه محققان بر روی روش هایی کار می کنند که بتوانند ساختار سوم پروتیین را صرفا بر اساس توالی اسید آمینه آن پیش بینی نمایند. پیش بینی نقشه تماس، یکی از این روش هاست. با داشتن نقشه تماس، می توان ساختار سوم را پیش بینی نمود. نقشه تماس پروتیین، یک نمایش ساده شده و دوبعدی از ساختار فضایی پروتیین است. هدف در مساله پیش بینی نقشه تماس، محاسبه تقریبی نقشه تماس یک پروتیین با استفاده از توالی اسید آمینه آن و ویژگی هایی است که صرفا از روی توالی قابل محاسبه و یا پیش بینی هستند. رویکردهای آماری و یادگیری ماشین متعددی برای پیش بینی نقشه تماس ارایه شده است. ماشین گروهی، یک روش یادگیری ماشین است که در آن وظیفه یادگیری میان چند یادگیر و فضای ورودی به چند زیرفضا تقسیم می شود. پاسخ یادگیرها به یک ورودی، به نحوی با یکدیگر ترکیب شده و پاسخ نهایی سیستم را تشکیل می دهند. این پاسخ، دقیق تر از پاسخ هر یک از یادگیرهاست. هدف این تحقیق، ارایه یک روش نوین پیش بینی نقشه تماس بر اساس ایده ماشین گروهی است. گروه یادگیر در روش پیشنهادی، مجموعه ای از شبکه های عصبی است. ویژگی هایی متعددی برای آموزش سیستم استخراج می شوند. سپس یک گروه از شبکه های عصبی به عنوان مدل پیش بینی کننده ایجاد می گردد. معیار مهم در ارزیابی پیش بینی نقشه تماس، نسبت تماس های درست پیش بینی شده به تعداد کل تماس های پیش بینی شده است. برای تحلیل نتایج مدل پیشنهادی، دو روش دیگر نیز پیاده سازی و نتایج آن ها مقایسه شده است. نتایج، نشان دهنده کارایی روش ماشین گروهی در مسیله پیش بینی نقشه تماس است.