DNR revoliucija

Kas yra DNR? Cheminės medžiagos pavadinimas, kurį tariant galima nusilaužti liežuvį (deoksiribonukleorūgštis...)? Susivijusios dvigubos spiralės simbolis, kurį, regis, galima išvysti visur: biotechnologinių įmonių logotipuose ar besipuikuojantį ant Jūsų naujųjų marškinėlių bei šampūno reklamoje – tai taip pat DNR. Tačiau tiems, kurių darbas susijęs su genetika, DNR - tai pirmiausia gyvybės molekulė, koduojanti Žemės rutulio gyvasties esybę, gyvenimo ciklą nuo pat gyvybės užsimezgimo iki suaugusio individo. Tai  evoliucijos įrankis, kūręs gyvybės įvairovę pastaruosius 4 milijardus metų.

Reklama

Pirmą kartą DNR struktūra nustatyta dar 1953m. balandžio 25d. Francis Krikas kartu su Džeimsu Votsonu ją aprašė vos vieno puslapio straipsnyje žurnale Nature. O jau po 50 metų, 2003, tą pačią simbolinę balandžio 25-ąją buvo paskelbta beveik visa žmogaus genomo seka (didžioji dalis iš tų 3,2 milijardo mukleotidų, sudarančių žmogaus genomą) – milžiniško tarptautinių pajėgų, susibūrusių į Žmogaus genomo projektą, darbo vaisius. Šios dvi datos atvėrė naują puslapį gyvybės mokslų ir medicinos istorijoje ir tapo genetinės revoliucijos pradžia. O mes štai jau vienuoliktus metus balandžio 25-ąją minime kaip DNR dieną.

Ką žmonijai davė genetinė revoliucija? Kaip ji pakeitė pasaulį, ar pateisino viltis ir lūkesčius? Ko mes išmokome?

Dalindamiesi gauname daugiau – nauja mokslinių tyrimų etika

Norite tirti kurį nors iš žmogaus genų? O gal sužinoti, kiek šis genas skiriasi nuo kitų gyvūnų atitinkamo geno? O gal vykdote mokslinį tyrimą ir jums svarbu, kokiuose biologiniuose procesuose šis genas dalyvauja? Atsakymą į šiuos ir daugybę kitų klausimų sužinosite, tiesiog prisėdę prie savo kompiuterio ir panaršę po daugybę įvairios paskirties internetinių duomenų bazių. O svarbiausia, kad visa ši informacija dažniausiai yra visiškai nemokama ir (jei mokėsite pasirinkti tinkamus šaltinius) visiškai patikima. Dar niekuomet žmonijos istorijoje mokslinės informacijos prieinamumas nebuvo pasiekęs tokio lygio. Tai itin naudinga visai žmonijai.

Žmogaus genomo projektas sukūrė naujus mokslinių tyrimų standartus: tai buvo pirmasis gyvybės mokslų srityje tokios milžiniškos apimties tarptautiniu bendradarbiavimu ir atvirumu paremtas darbas. Visa gauta informacija buvo talpinama į laisvai prieinamas duomenų bazes, todėl mokslininkai galėjo greitai ir veiksmingai ja dalintis. Šiame projekte darbavosi ne tik biologai, bet ir chemikai, fizikai, informacinių technologijų specialistai bei inžinieriai. Vien JAV projektas pareikalavo 3,8 milijardo JAV dolerių. Svarų indėlį įnešė Jungtinė Karalystė, Prancūzija, Japonija bei kitos šalys. Vis dėlto, dar įspūdingesni skaičiai pasirodė amerikiečių atliktose Žmogaus genomo projekto ekonominės naudos paskaičiavimo ataskaitose. Teigiama, kad per dešimt metų tiesiogiai ir netiesiogiai vien JAV šis projektas valstybės biudžetą papildė beveik 800 milijardų JAV dolerių mokesčiais, naujomis darbo vietomis ir net naujomis pramonės šakomis (taigi, iš vieno investuoto dolerio gauta 140 dolerių). Ir tai tik pradžia. Šių standartų laikomasi ir dabar: tokie daugybę informacijos suteikę ar suteiksiantys ateityje projektai, kaip HapMap, ENCODE, 1000 genomų bei daugybė kitų paremti tais pačiais atvirumo ir bendradarbiavimo principais.

Neįmintos paslaptys

Žmogaus genomo projekte tūkstančiai mokslininkų ir milžiniški „laboratoriniai fabrikai“ visą (tiksliau, didžiąją dalį) genomo sekos „nuskaitė“ per 15 metų ir tai kainavo kelis milijardus JAV dolerių. Šiandien asmens 3,2 milijardo nukleotidų porų seką galime nuskaityti vienu aparatu per vos kelias dienas ir už maždaug 1000 eurų. Jei Žmogaus genomo projekto svarbą prilygintume skrydžiui į Mėnulį, tai reikštų, kad per dešimtmetį šio skrydžio kaina sumažėjo milijoną kartų, o trukmė – apie 500 kartų.

Vis dėlto, paaiškėjo, kad mes dar neišmokome perskaityti kiekvieno šios tobulos gyvybės knygos puslapio. Mokslininkai nustatė, kad baltymus koduoja tik 1,5 procento visos DNR sekos (ši dalis vadinama „koduojančiąja“). Kokia likusių maždaug 98 procentų paskirtis ir kaip funkcionuoja šios sekos – dar aiškinamasi. Tačiau net ir koduojančiąją seką ne visada lengva perskaityti. Tarkime, nustačius kai kurių žmogaus vėžių tipų „genetinę sandarą“ rasta dešimtys tūkstančių genetinių pakitimų. Kurie iš šių pakitimų yra tikrosios vėžio atsiradimo ar progresavimo priežastys, o kurie – tik vėžinio proceso pasekmės ar netgi „atsitiktiniai pakeleiviai“? Ir kuriuos iš šių pakitimų galima panaudoti kaip „taikinius“ naujiems vaistams kurti? Visa tai perprasti – nelengvas uždavinys.

Išgirsti balsai

XX a. pab. paskaičiuota, kad gydytojų genetikų pasaulyje yra maždaug tiek pat ar net mažiau, nei astronautų. Tuo metu jau buvo žinomi keli tūkstančiai genetinių ligų, tačiau tyrimai užtrukdavo ilgai ir buvo brangūs. Vaistų genetinėms ligoms gydyti taip pat nebuvo. Galų gale, juk visi žinojo, kad genetinės ligos yra labai retos, kiekviena atskira liga serga vos saujelė žmonių, todėl ir pastangų bei paskatų kurti diagnostinius tyrimus bei vaistus buvo nedaug. Ir tik perkopus 2000-uosius Europoje ir kiek anksčiau JAV sergančiųjų retomis ligomis (80 procentų šių žmonių serga genetinėmis ligomis) balsai buvo išgirsti. Nors kiekviena atskira liga sergančių nedaug, bet šių ligų yra tūkstančiai (šiuo metu aprašyta maždaug 8000 atskirų ligų), todėl bendrai paėmus šiomis ligomis serga apie 6 procentus žmonių visame pasaulyje (Lietuvoje tai sudarytų 180 000 arba visos Alytaus apskrities gyventojų skaičius). Suvokus, kad bendrai paėmus sergančiųjų retomis ligomis yra daugiau, nei sergančiųjų, tarkim, epilepsija ar pirmojo tipo cukriniu diabetu, imtasi ir politinių bei socialinių priemonių šiems žmonėms ir jų šeimoms padėti.

Kokia Žmogaus genomo projekto ir kitų genetikos mokslo pasiekimų nauda šioje srityje? Per dešimtį metų nustatyta apie 3000 griežtai genetines ligas lemiančių genų, kartu su technologine pažanga tai labai stipriai pagerino šių ligų diagnostiką. Kas savaitę aprašomos maždaug penkios naujos retosios ligos, todėl dalis tų pacientų, kurie šiandien palieka gydytojų genetikų kabinetus be diagnozės, po kelių mėnesių ar metų pagaliau gali sužinoti, kodėl jie serga. O juk nustačius ligų priežastis, atsiveria keliai ieškoti vaistų, kurie galėtų užkirsti šioms ligoms kelią. Iki 2000 metų tokių vaistų Europoje nebuvo, šiuo metu jų skaičius artėja prie 100, o dar beveik 800 tiriami klinikiniuose tyrimuose. Didelė dalis šių vaistų yra skirti sergantiems genetinėmis ligomis. Galų gale, net jei vaistų kuriai nors genetinei ligai gydyti dar nesukurta, nauda pacientui ir jo šeimai vis tiek akivaizdi: pasibaigia varginanti savo ligos priežasčių paieškos kelionė (dar vadinama „diagnostiniu labirintu“, nes sergantiems retosiomis ligomis dažnai tenka ilgus metus varstyti skirtingų medicinos įstaigų ir įvairiausių gydytojų kabinetų duris ir ištverti daugybę diagnostinių procedūrų, kol tikroji diagnozė paaiškėja); šeimai galima atsakyti į klausimus „kodėl?“ ir „kas laukia ateityje?“, o taip pat galima padėti susirasti likimo draugus pacientų organizacijose.

Ką jau galime ir ko dar negalime nusipirkti arba genetiniai horoskopai

Turbūt nė dienos nepraeina be naujienos apie kokį nors naujai atrastą geną: „nutukimo geną“, „homoseksualumo geną“, „priklausomybės nuo alkoholio geną“ ir net „politines pažiūras apsprendžiantį geną“. Neapsigaukite. Net jei tokios ligos ar būklės kaip nutukimas, depresija, diabetas bei kitos šiuolaikinės žmonijos rykštės turi svarų genetinį pagrindą, jas lemia daugybės (dažniausiai šimtų) genų sąveika su žeidžiančiais mūsų aplinkos veiksniais. Todėl šios ligos vadinamos daugiaveiksnėmis.

Nereikėtų „užkibti“ ir ant kai kurių komercinių genetikos laboratorijų siūlomo „jauko“: „Išsitirkite savo genus ir sužinokite, kokiomis ligomis galite susirgti ateityje!”. Kadangi daugiaveiksnes ligas lemia šimtai veiksnių, toks „prognozavimas“ panašus į bandymą ištraukus vieną iš 1000 dėlionės dalių atspėti visą dėlionės piešinį. Beje, autoritetingiausios genetikų organizacijos (pavyzdžiui, Europos žmogaus genetikos draugija) perspėja: šiuo metu tokius daugiaveiksnių ligų genetinius tyrimus taikyti klinikinėje praktikoje dar nerekomenduojama.

O įdomiausia, kad didžiausias žmonijos rykštes – diabetą, nutukimą, širdies ir kraujagyslių ligas bei daugelį kitų – galėtume didžiąja dalimi pažaboti, taikydami tokias priemones, kokios galėjo būti taikomos ir XIXa. – sveiką gyvenseną, tinkamą mitybą, fizinį aktyvumą ir dvasios ramybę.

„Stebuklingoji kulka“ vėžiui įveikti

Dar dvidešimto amžiaus pabaigoje vieno iš kraujo vėžių – lėtinės mieloleukemijos – diagnozė prilygo mirties nuosprendžiui. Penkerių metų po lėtinės mieloleukemijos diagnozės nustatymo neišgyvendavo net 90 procentų žmonių. Tačiau dabar situacija iš esmės pasikeitė.

95 procentams sergančiųjų nustatomas tas pats chromosomų pokytis – 9 ir 22 chromosomos translokacija (t.y., šios chromosomos „apsikeičia“ savo segmentais; susijungus šiems segmentams susidaro visiškai kitoks savo biologinėmis savybėmis baltymas, vadinamasis bcr-abl, skatinantis vėžio vystymąsi. 2001 metais JAV Maisto ir vaistų agentūra įregistravo vaistą, kuris buvo nukreiptas būtent prieš šį bcr-abl baltymą, taigi, žudė tik vėžines ląsteles. Tai buvo toji ilgus dešimtmečius ieškota „stebuklingoji kulka“. Dabar vartodami šį vaistą penkerius metus išgyvena devyniasdešimt procentų sergančiųjų lėtine mieloleukemija, o kai kurie iš jų, vaistą gavę nuo pat jo įregistravimo 2001 ir vartodami jį iki šiol, gyvena jau daugiau nei dešimt metų.

Pasitelkiant genetinius metodus, ištiriama vis daugiau vėžių, o taip pat ir kitų sunkių ligų priežasčių ir mechanizmų. Vaistai, kurie specifiškai nukreipti tik prieš šiuos mechanizmus, bet nepažeidžia sveikų organizmo ląstelių, vadinami biologine terapija. Biologinės terapijos preparatų skaičius kiekvienais metais vis labiau auga. Tarkime, šiuo metu beveik 40 procentų retosioms ligoms gydyti skirtų vaistų yra vaistai, nukreipti prieš vėžį. Didelė dalis jų – biologinės terapijos preparatai.

Medicininė genetika Lietuvoje

Žmogaus ir medicininės genetikos ištakos Lietuvoje siekia septintąjį dešimtmetį. Pirmasis genetinės konsultacijos kabinetas įkurtas dar 1971 metais Respublikinėje Vilniaus klinikinėje „Raudonojo Kryžiaus“ ligoninėje. Šiuo metu ši struktūra išaugo į Vilniaus universiteto ligoninės Santariškių klinikų Medicininės genetikos centrą (MGC) su maždaug 50 darbuotojų. Kasmet MGC suteikiama keli tūkstančiai genetinių konsultacijų (2012 metais jų suteikta net per 6000) ir atliekami keli tūkstančiai genetinių tyrimų. Kasmet MGC diagnozuojamos net kelios dešimtys genetinių ligų ir sindromų, kurių paplitimas pasaulyje ypač mažas, pavyzdžiui, vos keliolika ar keliasdešimt aprašytų pacientų.

Visuotinis naujagimių tikrinimas dėl retos genetinės ligos – fenilketonurijos – Lietuvoje pradėtas dar 1975. Prisiminus, kad tuomet dar gyvenome Sovietų Sąjungoje, kur klasikinė genetika buvo draudžiamas mokslas, o taip pat žinant, kad pasaulyje naujagimių tikrinimas dėl šios ligos pradėtas tik septintajame dešimtmetyje, tai tikrai nemažas pasiekimas. Tarkime, Estijoje naujagimiai dėl šios ligos pradėti tirti beveik dviem dešimtmečiais vėliau – 1993. Ilgamečio VUL MGC darbo rezultatai džiugina: šiuo metu pilnaverčio gyvenimo galimybėmis, skiriant specialų gydymą, džiaugiasi apie šimtą sergančiųjų, o teisingiau pasakius – gyvenančiųjų su šia liga (skiriant gydymą, sergantieji fenilketonurija gali visiškai išvengti šios ligos simptomų). Nenuostabu, kad dar 1995 metais įkurta sergančiuosius fenilketonurija ir jų artimuosius burianti draugija „Dalia“ įsikūrė prie Medicininės genetikos centro ir visoje šios draugijos veikloje (vasaros stovyklose, mokymuose, judėjimuose, siekiant tinkamo gydymo ir socialinės integracijos ir t.t.) genetikai dirba išvien su pacientais. O šių metų kovo 21-ąją VUL Santariškių klinikose pirmą kartą Lietuvoje paminėta Dauno sindromo diena, draugėn subūrusi ir medikus, besirūpinančius žmonėmis su Dauno sindromu, ir pačius sergančiuosius, ir jų artimuosius.

Lietuvos genetikų mokslinių tyrimų rezultatai – aukštai pasaulyje vertinamuose moksliniuose leidiniuose

MGC praktinė klinikinė veikla glaudžiai siejasi su Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto Žmogaus ir medicininės genetikos katedros moksline ir pedagogine veikla. Kasmet šioje katedroje genetikos mokslų semiasi šimtai medicinos ir biologinių krypčių studentų, rezidentų, doktorantų ir gydytojų stažuotojų. Žmogaus genomo tyrimų centre pasitelkiant moderniausias technologijas (įskaitant viso genomo tyrimus) atliekami moksliniai tyrimai, kurių rezultatai spausdinami aukštai pasaulyje vertinamuose moksliniuose leidiniuose. Platus bendradarbių ratas siekia ne tik kone visas Europos, bet ir kai kurias Azijos šalis, o daugiau nei 40 metų vykdyti populiacinės genetikos tyrimai, ieškant lietuviškojo genomo ištakų, neturi analogų Rytų Europos šalyse.

DNR diena Lietuvoje

Jau septintus metus Lietuvoje minima DNR diena. Šįmet pirmą kartą Vilniaus universiteto ligoninės Santariškių klinikose apsilankys ir paskaitą „Genetinis pasas kiekvienam naujagimiui – mitas ar realybė?“ paskaitys visame pasaulyje garsi, šiuo metu Izraelyje gyvenanti mokslininkė ir gydytoja genetikė, kelių genetinių sindromų atradėja, genetikos klinikos ir instituto direktorė, Tel Avivo universiteto Sackler Medicinos mokyklos vyriausioji lektorė ir mokslinė patarėja profesorė Lina Basel-Vanagaitė.

Lietuvos žmogaus genetikos draugija (LŽGD) buria gydytojus genetikus, medicinos genetikus ir žmones, kurių darbas susijęs su genetinių ligų diagnostika ir gydymu ar tyrimais žmogaus genetikos srityje. Licenzijuotų gydytojų genetikų Lietuvoje tėra vos dvidešimt, medicinos biologijos ir genetikos specialistų, dirbančių šioje srityje, taip pat nėra daug.