Vývoj genetiky, desať rokov po mapovaní ľudského genómu

Vývoj genetiky/Foto: Reuters

Francis Collins, jeden z genetikov, ktorý pomohol dešifrovať mapu ľudského genómu, sa len vlani v lete rozhodol podstúpiť genetický rozbor a bol veľmi prekvapený tým, čo objavil. Collins má predispozíciu na cukrovku 2. typu, o ktorej nikdy nemal podozrenie. Takéto testy vykonávajú tri spoločnosti a Collins každú z nich použila na zaistenie zhody výsledkov. Výsledok bol vždy rovnaký, uvádza agentúra Reuters vo veľkej správe.

Vďaka tomu Collins schudol 11 kíl, ale takéto testy nepovažuje za užitočné, aspoň zatiaľ nie. To isté platí aj pre štúdium ľudského genómu, ktorý je ešte len v začiatkoch.

Niektorí vedci sa domnievajú, že svet je v „zlatom veku“ genomickej medicíny, v ktorom analýza štruktúry DNA dokáže odhaliť predispozíciu na choroby ako rakovina, cukrovka alebo kardiovaskulárne ochorenia a tiež môže navrhnúť, aký typ liečby je vhodný pre každý prípad. Avšak, Projekt Human Genome, ktorý bol dokončený pred desiatimi rokmi a zahŕňal približne 3 miliardy dolárov, zatiaľ nepriniesol nijaké veľkolepé výsledky.

Tu je krátky prehľad výsledkov, ktoré sa vedcom zatiaľ podarilo dosiahnuť:

osobný krvný test, ktorý môže spôsobiť šírenie rakovinových buniek v tele alebo opakovanie choroby, od Dr. Berta Vogelsteina z Johns Hopkins University Baltimore a kolegov;
genetický test s názvom Oncotype DX, ktorý pomáha identifikovať pacientov s rakovinou prsníka, ktorí nemôžu byť liečení chemoterapiou;
Dr. James Lupski z Baylor College of Medicine v Houstone študoval vlastnú genetickú mapu a genomické sekvencie členov svojej rodiny vrátane zosnulého dedka, aby zistil príčinu zriedkavého genetického ochorenia nazývaného syndróm Charcot-Marie-Tooth;
Genetické testovanie teraz dokáže identifikovať pacientov, ktorí nereagujú na niektoré antikoagulačné liečby.

Collins sa však domnieva, že je ľahké dosiahnuť tieto ciele, a skutočná práca sa ešte len začína.

Nejako, táto oblasť je obeťou vlastného úspechu. Spoločnosti sú v stálej súťaži a usilujú sa vyrábať vybavenie, ktoré bude mať štandardne každé špecializované laboratórium. Ale toto sekvenovanie genómu vytvára to, čo súčasný riaditeľ Národného ústavu pre výskum ľudského genómu, Dr. Eric Green, nazýva „informačná tsunami“, ktorá ohromuje mozog vedcov a kapacitu počítačov.

Paradoxne, ľudia majú v skutočnosti relatívne malý počet génov, DNA rozšírenia, ktoré programujú bunky na produkciu proteínov. Ľudia majú iba 20 500 génov, v porovnaní s 30 000 pre myši alebo 50 000 pre ryžu. To bolo jedno z veľkých prekvapení generovaných projektom Human Genomics Project.

Vďaka tomu je väčšina zaujímavých informácií obsiahnutá v takzvanom „odpade z DNA“., ktorý tvorí takmer dve tretiny ľudského genetického kódu. „V genóme je temná hmota, ktorá stále čaká na svoje objavenie.“, Collins vysvetlil.

Časť tohto „lovu“ sa začína v budove v západnom Londýne, kde je množstvo dobrovoľníkov ochotných odhaliť svoje najskrytejšie tajomstvá. Aj keď mnohí darovali krv už skôr, tentoraz darujú svoje vlastné štruktúry DNA a lekárske záznamy, minulé i budúce, na podporu rozsiahleho experimentu, ktorý po nich bude nasledovať celý život.

Všetko to znie, akoby to bolo prevzaté z románu od Orwella, ale dobrovoľníci sú ochotní zúčastniť sa na tomto experimente, ktorý by mohol byť veľmi užitočný pre ich synov a vnukov.

Vedci sa rozhodli pracovať so skupinou dobrovoľníkov vo veku od 40 do 69 rokov, práve preto, že pri práci s touto vekovou skupinou nebudú musieť čakať príliš dlho, kým sa objavia príznaky chorôb, ktoré sú veľmi zaujímavé, ako je rakovina, artritída, cukrovka, kardiovaskulárne choroby alebo demencia.

Do dnešného dňa sa do experimentu zapojilo 450 000 Britov, a cieľ 500 000 dobrovoľníkov bude pravdepodobne dosiahnutý v júli. Koordinátor výskumu Dr. Rory Collins hovorí, že iba tak budú vedci schopní identifikovať, ako životný štýl interaguje s dlhým zoznamom vzácnych genetických variácií, ktoré spôsobujú bežné choroby.

„Ak hľadáte účinky tisícov a tisícov rôznych genetických variácií, ktoré majú mierne účinky a interagujú s mnohými negenetickými faktormi, musíte byť schopní vykonať veľmi rozsiahlu štúdiu,“ vysvetlil. „Až teraz je technológia schopná vykonať takéto experimenty.“.

Takéto génové banky existujú aj v iných krajinách, ako je Čína alebo Švédsko, ale britská je z hľadiska počtu skúmaných faktorov najväčšia. Vedci dúfajú, že prekonajú výsledky ďalších podobných štúdií, napríklad tých, ktoré vypracovala islandská spoločnosť Decode. Tam, Vedci z Reykjavíku obohatili literatúru o údaje o určitých variáciách v štruktúre DNA, ktoré súvisia so schizofréniou, rakovinou a inými stavmi, štúdiom genetického dedičstva Islanďanov.. Asi pred 1 000 rokmi prešlo Vikingmi veľmi málo v populácii Islandu.

Islandská skúsenosť bola jedným z prvých veľkých snáh v oblasti genomiky, ktorá poskytla technológiu potrebnú na pochopenie interakcie medzi génmi a rôznymi chorobami. Mnoho špecializovaných spoločností po celom svete to vzdalo už po niekoľkých rokoch, ale nie všetkých.

Spoločnosť Human Genome Sciences Inc. sa zdá byť konečne pripravená na tento test. Akcie spoločnosti prudko vzrástli od minulého roku, keď boli po testovaní experimentálneho lieku proti lupusu s názvom Benlysta zaznamenané prekvapivo dobré výsledky. Ak bude schválená, Benlysta bude prvou novou liečbou tohto závažného autoimunitného ochorenia za posledných 50 rokov.

Ale také úspechy sú opäť zriedkavé investori sa stále obávajú, že výrobcovia liekov preceňujú vyhliadky na genomiku, keďže nové lieky potrebujú na trh 1015 rokov.

V realite, posledné desaťročie sa ukázalo ako jedno z najhorších v histórii farmaceutického priemyslu. Problém, s ktorým sa spoločnosti a investori stretávajú, je ten viac informácií znamená väčšiu zložitosť, rozbíjajúca sa nádej na relatívne jednoduché riešenie zložitých chorôb.

Rakovina a genetika

U mnohých pacientov s rakovinou je najväčšia obava, že chirurg niečo prehliadol a choroba sa šíri späť do tela. V súčasnosti je jediný spôsob, ako zistiť, či je to tak, alebo nie, počkať, kým sa nádor nezväčší natoľko, aby ho dokázala zistiť lekárska technika.

To sa však môže čoskoro zmeniť. Genetický test, ktorý dokáže analyzovať sekvencie DNA odobraté z nádoru, by mohol lekárov varovať a upozorniť ich, ak niečo prehliadli. „Toto je možné len vďaka príchodu novej generácie takzvanej sekvenčnej technológie,“ uviedol doktor Bert Vogelstein z Johns Hopkins University v Baltimore.

Vývoj testu ťaží z pokroku v technológii potrebnej na sekvenovanie genómu. Posledné úspechy v tejto oblasti dokážu zmapovať kód DNA už za niekoľko týždňov a náklady dosahujú iba 5 000 dolárov., v porovnaní s 13 rokmi a troma miliardami dolárov potreboval Collins a jeho spolupracovníci zmapovať prvý ľudský genóm.

Vogelstein hovorí, že rýchly pokles nákladov sa prejaví v primeranej cene testu, takže na trhu by mohli byť dostupné asi za dva roky. Všetci pacienti s rakovinou budú v krátkom čase schopní sledovať svoje ochorenie a vopred zistiť, či sa v tele šíri ďalej.

„Rakovina je možno tou najlepšou chorobou, ktorá môže začať takýto prístup.“, hovorí genetik Richard Lifton z Yale Medical School. „Dôvodom je, že už vieme, že táto choroba do veľkej miery závisí od zmien v DNA.“.

"Prvé genetické sekvenovanie formy rakoviny sa uskutočnilo v roku 2008. V minulom roku sa uskutočnilo asi 100 ďalších takýchto sekvencií. Tento rok sa uskutoční niekoľko stoviek, ak nie 1 000," uviedol Mathew Meyerson z Inštitút pre rakovinu Dana-Farber.

Lifton je toho názoru, V nasledujúcich dvoch rokoch budú mať vedci k dispozícii genetické sekvenovanie všetkých hlavných foriem rakoviny človeka. „Mnohé z nich identifikujú nové gény, ktorých úlohu vo vývoji rakoviny sme dovtedy nepoznali,“ uviedol. „Niektoré z nich sa ukážu ako neuveriteľne dôležité pre vývoj nových liečebných postupov“ alebo nových testov, ako naznačuje Collins.

Doktor Eric Green nikdy nič také nevidel. Na stretnutí, ktoré nazval „blbeček na sekvenovanie“, ktorý sa uskutočnil vo februári na ostrove Marco Island na Floride, spoločnosť na začiatku cesty s názvom Ion Torrent vyrobila demonštrácia prístroja na sekvenovanie DNA. „Je to veľkosť tlačiarne,“ uviedol. „K radeniu došlo v hotelovej izbe“.

Experiment ohromil odborníkov, ktorí vo svojom vedeckom snažení použili fotoaparáty veľkosti futbalu na dekódovanie ľudského genómu.

Green uviedol, že jeho inštitút nasmeroval prostriedky do Guilfordu, Connecticutu a San Francisca financoval Ion Torrent sumou 50 000 dolárov za sekvenčné zariadenie. „Experiment môže zlyhať,“ uviedol Green, ale spolu s ostatnými ho prekvapila metóda spoločnosti na detekciu jednotlivých molekúl vodíka prostredníctvom kompaktného systému na sekvenovanie génov A, C, T a G. DNA.

V inej miestnosti je sekvenčné zariadenie vyrobené spoločnosťou Pacific Biosystems. „Je to divoký západ,“ povedal Green. „Je typickým znakom procesu, ktorý v tejto oblasti v súčasnosti prechádza, a to nielen jednou, ani dvoma, ani tromi, ale viacerými technológiami.“ Robia to, čo požadujú spoločnosti a vedci, a ceny klesajú. „Je to tu spojenie vedy a podnikania.“, Vysvetlil Green. „To, čo sa deje, ti vyráža dych“.

Ak dešifrovanie mapy ľudského genómu zmení medicínu, musí sa tak stať rýchlo a ľahko. „Vieme si to predstaviť dekódovanie genetickej štruktúry bude jedného dňa súčasťou súboru rutinných analýz “. „To, čo tieto spoločnosti robia, naznačuje, ako vyzerá budúcnosť medicíny,“ povedal Green.

Hovorí Dr. Richard Gibbs, riaditeľ Centra sekvenovania ľudského genómu na Baylor College of Medicine v Houstone, V súčasnosti pracuje na vývoji nových technológií asi 20 - 30 spoločností.

To všetko ale neznamená, že by sa ľudia mali ponáhľať s dekódovaním svojej štruktúry DNA spoločnostiam, ktoré sa v súčasnosti špecializujú na tieto postupy. "Niektoré spoločnosti, ktoré takéto testy vykonávajú, sa snažia poskytnúť vedecky cenné údaje. V súčasnosti však ešte nemáme vedecké údaje, ktoré by dokazovali, že sú skutočne užitočné," vysvetlila Frances. Flinter, člen Britskej komisie pre ľudskú genetiku.

Komisia pre ľudskú genetiku, ktorá zahŕňa členov spoločností, ktoré vykonávajú tieto testy DNA, tvrdí, že by sa mali uistiť, že zákazníci presne chápu, aký je ich prístup a aké výsledky môžu očakávať. To tiež naznačuje testy by sa mali vykonávať iba na nevyliečiteľné choroby, ako sú Huntingtonove alebo Parkinsonove choroby, a klienti by mali dostať poradenstvo pred a po testovaní.. Pokiaľ ide o ďalšie testy, ľudia si musia byť vedomí obmedzení a relatívnej úlohy, ktorú hrajú v ich vývoji, genetike a životnom štýle.

„Pre veľkú väčšinu ľudí bude mať rozhodnutie o životnom štýle pravdepodobne zásadný vplyv na zdravie.“, povedal Flinter. Collins sa prihlásil na odber. Nakoniec, najzávažnejšie choroby, ktorým čelí obyvateľ rozvinutých krajín: rakovina, kardiovaskulárne choroby, mŕtvica, cukrovka, všetkým sa dá do veľkej miery predchádzať cvičením, vyhýbajte sa tabaku konzumáciou potravín s nízkym obsahom cukru a tukov, najlepšie zeleniny a ovocia.

Collins však nemá žiadnych členov rodiny, ktorí by mali cukrovku. „Každý v mojej rodine má štíhlu atletickú postavu, takže pravdepodobne pôsobil proti genetickým rizikám životným štýlom, ktorý si zvolil,“ uviedol.

„Minulé leto som nebol taký štíhly a atletický, keď som absolvoval testy, a to ma upútalo na niečo, čomu som mal už dávno venovať viac pozornosti.“.