Od genetyki do genomiki leczenie

Definicja OD GENETYKI DO GENOMIKI: Mało jest w nas tego, co nie pozostaje pod kontrolą genów. Może nawet nic. Nasze człowieczeństwo i nasza tożsamość, nasze ego, jest zakodowane w sekwencji par zasad nukleotydów.pośrodku najbliższej dekady pacjenci będą poddawani kompleksowym badaniom genetycznym, dzięki których wykryje się u nich potencjalne i realne zagrożeniachorobami albo dolegliwości we inicjalnym stadium zaawansowania.Mówi się, iż wiek XX był wiekiem genu, a wiek XXI będzie wiekiem genomu.Człowiek, jak każda żywa istota, posiada swój indywidualny zapis genetyczny zawarty w podwójnych niciach DNA jądra komórkowego. Ten zapis tytułujemy genomem. Złożona jest on z około 80 tys. genów, które utworzone są z nukleotydów z charakterystyczną dla każdego z nich kolejnością par komplementarnych zasad purynowych i pirymidynowych.Liczba par zasad w naszym genomie jest bardzo spora - 3,5 miliarda albo nawet więcej! Wystarczająco spora, aby dzięki ich sekwencji ułożyć kod (rodzaj ciągu symbolów) i zgromadzić niemal całą informację o nas samych: o naszej tożsamości i inności, odrębności gatunkowej, rasowej i osobniczej. To geny, a dokładniej - ściśle określona sekwencja ułożonych w nich par zasad, decydują, iż mamy taki, a nie inny kolor skóry, włosów, kształt nosa, iż jesteśmy wysocy lub niscy, iż mamy skłonność do tycia lub jesteśmy szczupli, mimo zajadania się kremówkami.Nasze geny decydują również o tym, kiedy zaczynamy dojrzewać, starzeć się i wreszcie o tym, jak długo "wedle planem natury" będziemy żyć, o ile nie przytrafi się nam nieszczęśliwy wypadek. Lecz i na to wpływ genów wydaje się być dość oczywisty, aczkolwiek nie bezpośredni, ponieważ przecież one decydują, jacy jesteśmy: spokojni lub wybuchowi, rozważni lub nieroztropni, ulegający niebezpiecznym pokusom, na przykład pokusie szybkiej jazdy samochodem. Od genów zależy, na co chorujemy, jak chorujemy, jak się bronimy przed chorobami.Geny wreszcie kształtują "nasze wnętrze", naszą psychikę, to, co nas najwyraźniej odróżnia od innych, nawet najbliższych genetycznie osób. Są również bezwzględnym "strażnikiem" ograniczającym naszą swobodę i niezależność wyboru. Geny zakreślają nasze możliwości poznania. Z tego punktu widzenia myśl Kartezjusza cogito ergo sum jest nieprawdziwa. To gdyż, iż myślimy tak, a nie odmiennie, a nawet to, iż w ogóle myślimy, wynika z tego, iż jesteśmy tacy, jacy jesteśmy - a o tym, jacy jesteśmy, decyduje nasz kod genetyczny, nasze swoje geny. Mało jest w nas tego, co nie pozostaje pod kontrolą genów. Może nawet nic. Nasze człowieczeństwo i nasza tożsamość, nasze ego, jest zakodowane w sekwencji par zasad nukleotydów. Human Genome Project W historii biologii i medycyny ..pośrodku ostatnich kilkudziesięciu lat zaszły dramatyczne zmiany powiązane z odkryciami w zakresie biochemii molekularnej i genetyki, dotyczącymi budowy i funkcjonowania takich nadzwyczajnych struktur, jakimi są białka i kwasy nukleinowe: DNA i RNA. Wszystkie te odkrycia konsekwentnie ( aczkolwiek różnymi drogami) prowadziły i prowadzą badaczy do oczywistego już dziś celu, jest to do rozszyfrowania wszystkich struktur i systemów, które inicjują, inspirują, nadzorują i kontrolują funkcjonowanie człowieka, a więc do zrozumienia w szczegółach, jaki jest i jak działa nasz kod genetyczny.Jak powiedzieliśmy, ludzki genom zawiera około 3,5 miliarda par zasad purynowych i pirymidynowych, których sekwencja decyduje o budowie 80 tys. genów. Zsekwencjonowanie (określenie kolejności) par zasad w genach jeszcze najpierw lat 80. wydawało się zadaniem przekraczającym ludzkie możliwości. Nie było gdyż odpowiednich narzędzi badawczych ani pieniędzy potrzebnych do zrealizowania tego może w najwyższym stopniu ambitnego programu badawczego, jaki się zrodził w ludzkich umysłach.W 1988 roku amerykański Kongres zatwierdzil wsparcie finansowe dla dwóch federalnych instytucji: Departamentu Energii (DOE - Department of Energy) i Narodowego Instytutu Zdrowia (NIH - National Institutes of Health), które umożliwiło rozpoczęcie poprzez nie realizacji projektu określonego nazwą Human Genome Project (HGP) - zadania ostatecznego rozkodowania sekwencji par zasad ludzkiego genomu. Wstępnie założono, iż badanie będzie trwało przynajmniej 15 lat i cel zostanie osiągnięty w 2005 roku.W międzyczasie technologia badań nad genomem zaczęła się rozwijać w zawrotnym tempie, a do realizacji projektu włączyły się liczne ośrodki naukowe z innych państwoów. Dlatego osiagnięcie wytyczonego celu stało się możliwe w okresie krótszym, niż pierwotnie zakładano. Dzisiaj panuje wśród badaczy przekonanie, iż wstępne całościowe ((określenie składu genomu ludzkiego nastąpi w 2001 roku, czyli już bardzo niedługo. Oczywiście będzie to na razie wersja "robocza" z różnymi niedociągnięciami i lukami. Ostateczny cel najprawdopodobniej będzie osiągnięty w kilka lat później. Jednak amerykańscy i angielscy optymiści mówią o 2003 roku jako przełomowym, kiedy już "wszystko będzie wiadome". Cztery "A", a więc co chcemy uzyskać Amerykanie, charakteryzując to, co ma być rezultatem badań w ramach HGP, używają (skrótowo) czerech ustaleń, zaczynających się na literą "a". czyli ma on być: Accurate - a więc precyzyjny, pozbawiony błędów. Dokładność (bezbłędność) musi osiągnąć wartość 99,99%! Assembled - właściwie "zmontowany". Trzeba pamiętać, iż różne ośrodki badawcze zajmują się sekwencjonowaniem wybranych (jakby "wyrwanych z szerszego kontekstu") wycinków jądrowego DNA. Zbadane już fragmenty muszą następnie być tak zestawione, aby utworzyły podwójne nici DNA - takie jakie są w naturze, w naszych chromosomach. Affordable - przynoszące pożytek, określone korzyści. Muszą być przez wzgląd na tym stworzone niedrogie technologie pozwalające wykorzystywać w rozmaity sposób wyniki uzyskane w ramach HGP. Accessible - baza danych z opisem produktu powinna być dostępna dla szeroko rozumianego odbiorcy poprzez 24 godziny na dobę. To jest niesłychanie istotne. Chodzi gdyż o to, aby różne ośrodki badawcze, zajmujące się wykorzystaniem naukowym informacji o naszym genomie, miały bezpośredni, niczym nieskrępowany do niej dostęp. I istotne jest, aby nie był on płatny! Trzeba wiedzieć, iż uzyskane w ramach HGP wiadomości będą zapewne powszechnie używane w badaniach nad naturą bardzo wielu zjawisk związanych z ludzkim życiem, z biologią człowieka, w szczególności zaś chorób, nie tylko monogenetycznych. Wydaje się, iż dostęp do wiedzy o genomie może dramatycznie przyśpieszyć rozwój tych badań i przynieść wspaniałe rezultaty.Dlatego w 1996 roku ekipa naukowców badających ludzki genom wystąpiła z niezwykłym apelem, aby wiedza o ludzkim genomie była powszechnie dostępna, pomiędzy innymi po to, aby niepotrzebnie nie dublować różnych istotnych badań naukowych.wynikiem tego wystąpienia jest między innymi fantastyczna baza danych w Internecie na stronie www.ncbi.nlm.nih.gov. w GeneBank w Ameryce. W bazie tej są już mapy genomów ogromnej liczby gatunków. Jest ona modyfikowana z tygodnia na tydzień. Już teraz można zobaczyć, na którym chromosomie, w którym precyzyjnie jego miejscu zaszła mutacja odpowiedzialna za określone schorzenie. Oczywiście - ta mapa jest jeszcze bardzo niepełna, lecz z dnia dziennie obraz staje się bardziej precyzyjny. Dzięki zbiorom w GeneBank można dokonywać nadzwyczajnych porównań ludzkiego genomu z genomem gatunków bardzo oddalonych w systematyce od człowieka, czyli nie tylko z genomem ssaków, na przykład myszy, lecz także owadów (much), a nawet drożdży. Tu można dostrzec, jak sporo wspólnego mamy z najprostszymi formami życia. Co nam to da? W pierwszej kolejności należy podkreślić, iż samo odkrycie sekwencji genetycznej nie znaczy jeszcze pełnej wiedzy o mechanizmach działania genów. Jest dopiero wstępem do jej uzyskania. Mówi się, iż wiek XX był wiekiem genu, a wiek XXI będzie wiekiem genomu. Genetykę zastąpi genomika, która wyjaśni wszystkie owe systemy.Jednak nawet już dziś, ( aczkolwiek systemy te dopiero poznajemy, wyniki uzyskane dzięki pracom nad HGP mogą być wykorzystane w rozmaity sposób.Dzięki "mapowaniu" genomu i badaniom porównawczym można na przykład precyzyjnie prześledzić występowanie jakichś genetycznych zaburzeń w ustalonych rodzinach na przestrzeni kilku pokoleń. istotne tu jest odnalezienie genetycznych markerów dolegliwości, które w gruncie rzeczy są zmutowanymi fragmentami DNA (mutacjami), posiadającymi nieco odmienne od prawidłowej sekwencje zasad. Odszukano już 6000 takich właśnie markerów.Mapy genomu pozwalają na reprodukowanie (klonowanie) ustalonych, "podejrzanych" fragmentów chromosomów albo nawet całych chromosomów. Chodzi o to, aby mieć kopie tych fragmentów genomu do powtarzalnych wielokrotnie badań umożliwiających wykrycie defektu w sekwencji par zasad, a również opisanie zjawisk, jakie wynikają z tego defektu.Mapowanie genetyczne pozwoli na izolowanie (ustalenie sekwencji zasad) i klonowanie genów odpowiedzialnych za określone schorzenia. Wyizolowano już 100 genów, które wiąże się z występowaniem ustalonych chorób. Można je już teraz, mając dostęp do Internetu, zobaczyć.Odszukanie genu daje szanse zrozumienia istoty dolegliwości na fundamentalnym poziomie. . istotne są tu systemy, dzięki których gen oddziałuje na struktury komórkowe (właśnie tj. jednym z zadań genomiki). Dopiero zrozumienie tych systemów pozwoli wykorzystać odpowiednie leczenie i, co wydaje się jeszcze ważniejsze, wprowadzić sposoby zapobiegawcze.Już od dłuższego czasu wykonuje się rozmaite testy genetyczne w celu wykrycia zmutowanych genów, będących sprawcami poważnych schorzeń. Dotyczy to np. rodzinnej hipercholesterolemii, hemochromatozy czy fenyloketonurii.ogromnym sukcesem okazały się badania genetyczne w rodzinach, w których regularnie po-jawia się rak piersi - zidentyfikowano mutacje genów BRCA1 i BRCA2 odpowiedzialnych za tę chorobę. . istotne wydają się wyniki badań nad identyfikacją genu odpowiedzialnego za chorobę Parkinsona, a również za jedną z postaci cukrzycy - MODY 2. sporo już wiadomo na temat genetycznych "korzeni" rodzinnej polipowatości jelita grubego, która jest schorzeniem prowadzącym do raka jelita grubego.Dzięki HGP będzie można badać zróżnicowanie genetyczne (polimorfizm genów: insercyjny lub delecyjny) w ustalonych populacjach, mniejszych i większych, na przykład u chorych z nadciśnieniem tętnicznym lub cukrzycą - i tworzyć mapy odchyleń od tak zwany normy. Polimorfizm bada się u członków rodziny osoby z określonym schorzeniem, by stwierdzić predyspozycje do danej dolegliwości w tej rodzinie i (ustalenie prawdopodobieństwa jej wystąpienia u poszczególnych jej członków.Dzięki HGP nie tylko będzie można ustalać, jakie indywidualne funkcje pełnią określone geny, lecz także osiągnięta zostanie wiedza na temat wzajemnego oddziaływania całych kompleksów genów i jego skutków fenotypowych. Ma to na przykład ogromne znaczenie w ustaleniu genetycznych związków między różnymi chorobami.Zidentyfikowanie, dzięki HGP, zmienności genetycznych pozwoli lekarzom utworzyć nową szczegółową genetyczną klasyfikację chorób umożliwiającą wykorzystywanie indywidualnej terapii. to jest bardzo . istotne. Każdy doktor, nawet młody i niedoświadczony, wie, iż tak zwany standardowe leczenie wielokrotnie zawodzi u sporej ekipy chorych. Niejednokrotnie "na nosa" szuka się optymalnej terapii i regularnie się jej, mimo wysiłków, nie znajduje. Optymalnej - a więc skutecznej i pozbawionej działań niepożądanych. Terapie oparte na genetycznej klasyfikacji chorób uzyskanej dzięki wynikom HGP będą bardzo zindywidualizowane, a zatem optymalne.Można tu przytoczyć klasyczny już przykład małej skuteczności leków wpływających na transmisję cholinergiczną w mózgu w chorobie Alzheimera. Dzięki badaniom genetycznym wiadomo, iż niektórzy chorzy z genem dla apolipoproteiny E są niewiele podatni na leczenia takryną. Ci pacjenci powinni być leczeni odmiennie. Jak? To pytanie pozostaje na razie bez odpowiedzi. Inny przykład: u niektórych chorych z hipercholesterolemią podawanie statyn jest nieskuteczne i wynika to ze zidentyfikowanego defektu genetycznego współistniejącego z chorobą. Ci chorzy nie mogą liczyć na statyny. Muszą otrzymywać coś w zamian. Co? To się najpewniej niedługo okaże.Ruszyła już produkcja leków oparta na genomice. Co więcej - amerykański Federalny Urząd do spraw Żywności i Leków (FDA) zaaprobował aż 50 nowych leków, których działanie jest zgodne z rezultatami badań genetycznych! Nie chodzi tu tylko o leki będące produktami ludzkich rekombinowanych genów albo o samą "czystą" terapię genową (zastępowanie zmutowanego genu "zdrowym" lub wprowadzanie genu fałszującego, hamującego jakąś patologiczną czynność), ale o takie leki, których działanie oparto na rezultatach badań nad wpływem genów na określone struktury i systemy wewnątrzcytoplazmatyczne i błonowe. Nadzieja czy zagrożenie? Entuzjaści HGP uważają, iż w ciagu najbliższej dekady pacjenci będą poddawani kompleksowym badaniom genetycznym, dzięki których wykryje się u nich potencjalne i realne zagrożenia chorobami albo dolegliwości we inicjalnym stadium zaawansowania. Dlatego będzie można ich poinformować o konieczności wykorzystania profilaktyki albo wczesnego leczenia. Rozwinie się nowa gałąź medycyny - medycyna genetyczna. Jej eksperci będą decydować o sposobie leczenia i kierować pacjentów do ustalonych placówek zajmujących się takim leczeniem.Czy wyniki badań genetycznych będą w praktyce używane tylko dla dobra pacjenta, dla dobra człowieka? Już dziś mówi się o tak zwany genetycznej dyskryminacji. Osoby z wykrytymi ( regularnie utajonymi) defektami genetycznymi mogłyby na przykład nie znaleźć zatrudnienia lub mogłyby nie uzyskać odpowiedniego ubezpieczenia zdrowotnego. Wiedza o genomie poszczególnych osób powinna być więc odpowiednio strzeżona i chroniona bardzo precyzyjnymi regulacjami prawnymi - w Ameryce już dziś wiele się czyni w dziedzinie prawnej ochrony osób, które są badane genetycznie. lecz czy będziemy bezpieczni? Już teraz jest coraz mniej ochotników do badań genetycznych, gdyż ludzie obawiają się, iż wyniki takich badań mogą być użyte przeciwko nim.Zostawmy jednak to zagadnienie; być może wrócimy do niego przy innej okazji. Warto tu z kolei postawić pytanie ogólniejsze.Wyniki badań HGP stwarzają sposobność naprawy genomu człowieka. Taka naprawa będzie możliwa w najwcześniejszym okresie życia płodowego. Jak daleko zabrniemy w poprawianiu Natury? Na to - podstawowe i nie retoryczne - pytanie trzeba będzie odpowiedzieć. I nie . to jest pytanie skierowane tylko do badaczy, ale do każdego z nas z osobna. Musimy się zastanowić, czy chcemy być tacy, jakimi nas stworzyła natura, czy może całkiem innym gatunkiem. Czas błyskawicznie płynie. Nie można zwlekać z odpowiedzią