"A biológia Microsoftja jött volna létre" - Tim Hubbard genomkutató

  • Bodoky Tamás
  • 2007. december 20.

Lélek

Hatalmas tétje volt az emberi örökítőanyag kódsorrendjének leolvasásában egy magáncég és a közszféra tudósai között zajló versenynek - mondja Tim Hubbard, a Wellcome Trust Sanger Institute tudósa, aki a genetikai kód számítógépes analízisével és a gének által kódolt fehérjék szerkezetének meghatározásával foglalkozó kutatócsoportot vezet a humán genom projekt brit zászlóshajóján. Hubbard szerint diszkriminációellenes törvényekre lesz szükség ahhoz, hogy megakadályozzuk a genetikai adatokkal történő visszaéléseket, de nem tart attól, hogy a közeljövőben valósággá válhat az emberi génmanipuláció.

Hatalmas tétje volt az emberi örökítőanyag kódsorrendjének leolvasásában egy magáncég és a közszféra tudósai között zajló versenynek - mondja Tim Hubbard, a Wellcome Trust Sanger Institute tudósa, aki a genetikai kód számítógépes analízisével és a gének által kódolt fehérjék szerkezetének meghatározásával foglalkozó kutatócsoportot vezet a humán genom projekt brit zászlóshajóján. Hubbard szerint diszkriminációellenes törvényekre lesz szükség ahhoz, hogy megakadályozzuk a genetikai adatokkal történő visszaéléseket, de nem tart attól, hogy a közeljövőben valósággá válhat az emberi génmanipuláció.

*

Magyar Narancs: Jelentős részben az ön munkahelyének köszönheti a világ, hogy a humán genom kódsorrendje ma nem egy amerikai magáncég szabadalmakkal védett szellemi tulajdona, hanem bárki számára ingyen hozzáférhető az interneten. Miért tartották fontosnak részt venni ebben a rendkívül költséges versenyben?

Tim Hubbard: A humán genom előtt számos más, egyszerűbb szervezet örökítőanyagának kódsorrendjét leolvasták és nyilvánosságra hozták a kutatók. A technológia fejlődésével az 1990-es években nyilvánvalóvá vált, hogy a humán genom extrém méretű, 3 milliárd betűből álló kódsorrendje is leolvasható. Mivel ez az embernél egy egész sor orvosi eredménnyel kecsegtet, egy amerikai magáncég (a Celera Genomics - B. T.) elég tőkét gyűjtött össze ahhoz, hogy elsőként végezze el a feladatot, abban a reményben, hogy rengeteg pénzt csinálhat belőle. Ha ez sikerült volna, a biológia Microsoftja jött volna létre: ez a vállalkozás szabhatta volna meg, ki és milyen feltételekkel férhet hozzá a kódhoz, és hogyan hasznosíthatja. A Wellcome Trust, amely nonprofit, jótékonysági szervezet, úgy gondolta, nem szolgálja a közérdeket, hogy egy amerikai magáncég építse fel ezt az adatbázist, hanem nyilvánosnak kell lennie. És ezért hajlandóak voltunk óriási anyagi áldozatot hozni. Így alakult ki az a helyzet, hogy a magán- és a közszféra versengett a humán genom kódsorrendjének leolvasása terén.

MN: Ezt a versenyt végül a közszféra nyerte, és a vetélkedést lezáró 2001-es nemzetközi megállapodás értelmében a magáncég által leolvasott szekvenciák is a nyilvános adatbázisba kerültek. Ezzel vége a humán genom projektnek?

TH: A magáncég, noha a saját privát adatain kívül a közszférában dolgozók által azonnal, a leolvasást követő 24 órán belül az interneten közzétett adatokhoz is hozzáfért, szerencsére soha nem tett szert akkora előnyre, hogy monopóliumot hozhatott volna létre, és azóta ki is szállt ebből az üzletből. A humán genom projektnek azonban ezzel nincs vége, ez csak az első lépés volt. Egyelőre csak egy ember genetikai kódsorrendjét olvastuk le, pontosabban fogalmazva a rendelkezésünkre álló referencia-kódsorrend több ember genetikai kódjának a keveréke. Az első verzió 1999-ben készült el, egy sokkal jobb minőségű változatot pedig 2003-ban véglegesítettünk. Ezzel párhuzamosan és azóta is folyamatosan gyűjtjük a variációkat: minden ember örökítőanyagában nagyjából félmillió olyan pont van, amely különbözhet. A félmillió különbség, a mutációk kombinációi tesznek minket egyedivé. Ezek a különbségek felelősek azért is, hogy ki milyen betegségre hajlamosabb, sőt az is kiderülhet belőlük, kinek milyen terápia a legmegfelelőbb.

MN: De ehhez előbb meg kellene ismernünk az adott beteg egyedi kódsorrendjét, nem igaz?

TH: Az első lépésben meg kell értenünk, mit jelentenek, mit okoznak ezek a különbségek, ezért le kell olvasnunk minél több, különféle tulajdonságokkal rendelkező ember genetikai kódsorrendjét. A következő lépésben lehetővé válhat, hogy mindenkinek leolvassuk a kódsorrendjét, és a referenciaadatokkal összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy melyik mutációja milyen betegségekre hajlamosít. Az első humán kódsorrend leolvasása nagyjából egymilliárd dollárba került, ám a technológia fejlődésével ez a költség nagyon gyorsan csökken, ma körülbelül százezer dollárnál tartunk. A Sanger Institute most cserélte le az erre a célra szolgáló berendezéseit, az új gépek kétszázszor annyi adatot termelnek naponta, mint az előző generáció. Ezek a műszerek egyre gyorsabban és olcsóbban szekvenálnak, úgy gondoljuk, hogy néhány éven belül ezer dollár körül lesz egy emberi genom leolvasásának a költsége, és ezzel összehasonlíthatóvá válik más típusú orvosi tesztekkel. Az átlagember és az egészségbiztosítás számára sem lesz megfizethetetlen.

MN: Mennyit tudunk arról, hogy mit jelentenek ezek a kódok?

TH: Erről még mindig nagyon keveset tudunk, nagyon hiányosak az ismereteink. Bizonyos géneket összefüggésbe tudunk hozni bizonyos betegségekkel, de a legtöbb betegség nagyon komplex, sok gén érintett a kialakulásukban, ezeket az összefüggéseket csak most kezdjük feltárni, megérteni. Még azt sem tudjuk pontosan, hol vannak a gének: 16-18 ezer gént azonosítottunk a nagyjából 22 ezer, fehérjét kódoló génből. Ezeken kívül van még ismeretlen számú további olyan gén a humán genomban, amelyek csak az átírás szabályozásában vesznek részt. A szűkebben vett szakterületem feladata, hogy a fehérjét kódoló gének kódsorrendjéből meghatározzuk a gén által termelt fehérje térbeli struktúráját - ez azért fontos, mert ha mutációt hordoz a gén, akkor olyan fehérjék jönnek létre, amelyek nem jól vagy egyáltalán nem működnek.

MN: Tudna erre példát mondani?

TH: Rákos sejtek szekvenálásával megállapítottuk, hogy a bőrrákok 70 százalékát egyetlen mutáció okozza. Egy pont egy génben, egyetlen betű. A mutáns génről képződő fehérje struktúrájának meghatározásával ki lehet fejleszteni egy hatóanyagot, ami gyógyíthatja ezt a fajta rákot. Ilyen típusú tudást hozhatnak a szekvenálási projektek - minden projekt csak keveset, de mivel a szekvenálás költsége nagyon gyorsan csökken, olyan mennyiségű adatot lehet gyűjteni különféle emberekről, hogy az összehasonlításukkal megérthető a genom és a betegség kapcsolata.

MN: Hozzáférhető már olyan gyógyszer, amely hasznosítja ezt a tudást?

TH: A diagnosztikai tesztek között, amelyek megállapítják, hogy kinek milyen típusú rákja van, milyen gyógyszert szedhet vagy nem szedhet, már vannak olyanok, amelyek hasznosítják a humán genom projekt eredményeit. De egy új gyógyszer kifejlesztése húsz évig tart, ehhez még nem telt el elég idő.

MN: Megfizethetők lesznek ezek a genetikailag személyre szabott gyógyszerek?

TH: Kulcskérdés, hogy a szekvenálási projektek végeredményeképpen kifejlesztett hatóanyagok szellemi tulajdonjogai hogyan alakulnak, és ezek hogyan befolyásolják a gyógyszerárakat. A gyógyszerfejlesztés régi modellje az, hogy a gyógyszeripar szabadalmakkal védi az új hatóanyagokat, és magas gyógyszerárakkal szedi be a fejlesztés költségét. De a közelmúltban megjelent egy új modell is: egyre több olyan nyilvános gyógyszerfejlesztési projekt van, amelyek célja olcsón hozzáférhető, generikus hatóanyagok kifejlesztése. Például a Gates Alapítvány finanszíroz ilyen fejlesztéseket. Igaz, hogy a gyógyszeripar rengeteg pénzt termel a gazdaságnak, de a magas gyógyszerárak miatt a gyógyszerár-támogatásokra költött állami pénz sokkal több, mint amennyit a gyógyszeripar adókban befizet. Ha sikerül olyan kutatásfinanszírozási rendszert kialakítani, amelynek köszönhetően szélesebb körben olcsóbban elérhető gyógyszerek jelennek meg a piacon, az a társadalombiztosításnak is alacsonyabb költségeket jelent.

MN: Ehhez viszont arra volna szükség, hogy a humán genom projekthez hasonlóan a kapcsolódó kutatási területeken is bevezessék a tudományos eredmények nyílt hozzáférésének elvét.

TH: Az ember az első olyan élő organizmus, amely leolvasta a saját genetikai kódsorrendjét. A tudományban szokatlan, hogy ez a tudás köztulajdonba került. Visszatekintve azt látjuk, hogy ez nagyon hasznos lépés volt, segítette a kutatást, sokkal több eredmény született. Ha a tudományos adatok hozzáférése korlátozott, az gátakat emel a kutatás elé, nem szolgálja a társadalom érdekét. Kezdjük megérteni, hogy a nyílt hozzáférés milyen fontos - a tudósoknak elő kell írni, hogy hozzák nyilvánosságra az eredményeiket. Õk ebben sokszor ellenérdekeltek, nemcsak cégek viselkedhetnek monopolisztikusan, hanem kutatók is. De amíg a társadalom finanszírozza a kutatást, optimális módon kell részesülnie a hasznaiból. A tudományos eredmények nyílt hozzáférésének megkövetelése egyre elterjedtebb az állami és a privát tudományfinanszírozók körében egyaránt: a Wellcome Trust a múlt évben az összes támogatott kutatónak kötelezővé tette, hogy az eredményeiket vagy nyíltan kell megjelentetniük, vagy hat hónapon belül hozzáférhetővé kell tenniük egy nyilvános archívumban.

MN: Nem csak az emberi genom kódsorrendjét vizsgálják, ma már szinte minden hónapra jut egy bejelentés, hogy egy kutatócsoport meghatározta egy újabb növény- vagy állatfaj genetikai kódsorrendjét. Ebből milyen haszon származhat?

TH: Segít megérteni az evolúciót, és hogy az élőlények hogyan rokonai egymásnak. Az is kiderülhet belőle, hogyan fejlődött ki az ember a főemlősökből, mi tesz minket emberré. Az egyszerűbb modellszervezetek - férgek, legyek, egerek - vizsgálatával megérthetjük, hogyan működik a biológia. Még az élesztőgomba genomjának tanulmányozásából is adódhat olyan következtetés, ami érvényes az emberre is.

MN: Mi a véleménye a genetikailag módosított szervezetekről? Mit gondol a környezetvédők fenntartásairól?

TH: A génmanipulációval kapcsolatban kétféle ellenérv keveredik. Egyértelmű, hogy bizonyos cégek arra használják ezt az új technológiát, hogy monopóliumokat építsenek ki, például a vetőmaghoz való hozzáférés területén. Nagyon gyanúsak azok a beavatkozások is, amikor például rovarirtó tulajdonságot építenek egy haszonnövénybe, ami növelheti ugyan a terméshozamot, de közben elszennyezi a környezetet. Ugyanakkor az is világos, hogy a bolygó bizonyos területeit élelmiszerhiány sújtja, és ha ezzel a módszerrel olyan fajtákat tudunk létrehozni, amelyek mostoha körülmények között is jó termést biztosítanak, fontos előrelépés. Számomra ez a kérdés úgy merül fel, hogy mi a génmanipuláció valódi oka, a fejlődés, az emberiség szolgálata, vagy csak a profit. A módszer biológiai veszélyességét sokan túlbecsülik, hiszen csupán felgyorsított növénynemesítésről van szó.

MN: Biztos ebben? Természetes úton nem nagyon kerülnek például baktériumgének növényfajokba olyan módon, ahogyan az irányított génátvitel során. Ráadásul ezek a gének ki is fejeződnek, illetve elterjedhetnek az adott faj génmanipulációval nem érintett populációiban is.

TH: Hosszú távon a gének spontán módon is mozognak a fajok között. Bizonyos vírusok a fajhatárokon is átjuttatják őket: ezek a gátak magasak ugyan, de emberi beavatkozás nélkül sem átjárhatatlanok. A negatív hatások elkerülése érdekében véleményem szerint nagyon erős jogi szabályozásra van szükség ezen a területen.

MN: A humán genom projektnek is akadnak kritikusai: veszélyesnek tartják, hogy a sorsunkat befolyásoló szenzitív adatok válnak kiolvashatóvá, mások által megismerhetővé akár egyetlen sejtünkből is.

TH: Ez nagyon fontos kérdés most, hogy mindez valóban kezd lehetővé válni. Egyértelmű, hogy az ilyen típusú adatokat nem lehet csak úgy nyilvánosságra hozni. Ugyanakkor a betegségek, a tulajdonságok és a genom kapcsolatát vizsgáló kutatásokhoz szükség van bizonyos személyes adatokra. Az a megoldás körvonalazódik, hogy a nyilvánosan hozzáférhető adatbázisokba teljes mértékben anonimizált kódsorrendek kerüljenek, ugyanakkor lesznek olyan, csak orvos kutatók számára, korlátozottan hozzáférhető adatbázisok is, amelyek a kutatások szempontjából releváns személyes adatokat is tartalmaznak a leolvasott kódsorrendhez kapcsolva. Ez jó kompromisszumnak tűnik.

MN: Mi a garancia arra, hogy a munkáltatók vagy az egészségbiztosítók nem vizsgálják majd az alkalmazottak, illetve az ügyfelek genetikai adottságait, és nem diszkriminálnak ezen az alapon?

TH: Diszkriminációellenes törvényekre lesz szükség, jogi védelemre, hogy a génjeiből kiolvasható információk alapján senki ne legyen megkülönböztethető. Ahogyan ma illegális bőrszínre, nemre vagy korra való tekintettel diszkriminálni valakit, legyen illegális genetikai alapon is. Szerintem több félelem van ezzel kapcsolatban, mint realitás, ha most megkapnám az ön teljes genetikai kódsorrendjét, valószínűleg semmi bizalmasat nem tudnék meg belőle. Egy-két génről tudnék valami konkrétat mondani, például egy bizonyos szekvencia láttán azt mondhatnám: valószínű, hogy Alzheimer-kóros lesz.

MN: Most talán csak ennyit tudna mondani, de tíz év múlva már sokkal többet.

TH: Valószínűleg igen. A megoldás az adatok anonimizálása és a jogi védelem. Ez elég garanciát kell, hogy adjon.

MN: A tehetősek számára már ma hozzáférhető egy viszonylag egyszerű módszer, amellyel meghatározhatják a születendő gyerekük nemét. Nem tart attól, hogy a humán biotechnológia odáig fejlődhet, hogy előbb-utóbb konkrét tulajdonságokat kérhetünk?

TH: Egyelőre olyan keveset tudunk ezekről a dolgokról, hogy ez nem lehetséges. Hogy a jövőben mi lesz, az nemcsak tudományos, hanem társadalmi kérdés is. A sportolók például előre szelektálhatóvá válhatnak azon az alapon, hogy milyenek a genetikai adottságaik. A társadalomnak meg kell szoknia, hogy egyre több biológiai információ lesz hozzáférhető a tagjairól. De ezen a ponton fontos hangsúlyozni, hogy az ilyen típusú információknak csak egy része olvasható ki a genomból, mert nagyon sok függ a környezettől is. A genom nagyon hasznos lehet abból a szempontból, hogy megtudjuk, mi a legmegfelelőbb gyógyszer valakinek a betegségére. De hogy megbetegszik-e vagy sem, arról nem sokat árul el, és ez még hosszú ideig így is marad.

MN: Tehát nem hiszi, hogy valósággá válhat a humán génmanipuláció?

TH: Feltelepítene egy szoftverjavítást anélkül, hogy tudná, fog-e működni, vagy sem? Ha igen, a legvalószínűbb eredmény az, hogy tönkreteszi a számítógépét. Ehhez hasonlóan a humán genomba való bármilyen beavatkozás legvalószínűbb kimenetele az, hogy tönkreteszi az egyént. Még nem tudunk eleget arról, hogyan működik a rendszer.

MN: Mennyi ideig tarthat, míg megértjük?

TH: Száz évig, talán még tovább. Az ember nagyon bonyolult rendszer. Ma még azt sem tudjuk pontosan, hogyan működik a repülőgép. Ha a botkormányt simán a vezérsíkokra kötnénk, leesne. Attól repül, hogy a tervezők visszacsatolási köröket építenek az irányítás és a szárnyak közé. Már egy utasszállító repülőgép is olyan komplex rendszer, amit nagyon nehéz számítógépen modellezni. Tudjuk, hogy léteznek ennél sokkal bonyolultabb rendszerek is, mert a biológia produkálja őket, de nagyon keveset tudunk arról, hogyan működnek. A biológiai komplexitás sok nagyságrenddel magasabb, mint amit a jelenlegi tudásunkkal modellezni tudunk. Még az egyszerű HIV-ről sem tudjuk, pontosan hogyan lép interakcióba az immunrendszerrel. Az emberi genom ennél sokkal hatalmasabb. Nagyon messze vagyunk még.

Alapfogalmak

A gének a sejtek magjaiban lévő örökítőanyag, a dezoxiribonukleinsav (DNS) olyan értelmes szakaszai, amelyek egy fehérjemolekula aminosavsorrendjét kódolják, vagy egy másik gén működését szabályozzák. A DNS bonyolult, kettős spirál szerkezetű óriásmolekula, amelyben négyféle bázis hármasai kódolnak egy-egy aminosavat. A genetikai kód leolvasása a DNS bázissorrendjének meghatározását jelenti, ezt nevezi a szaknyelv szekvenálásnak. A szekvenálás módszerét a kétszeres Nobel-díjas Frederick Sanger angol biokémikus fejlesztette ki, a róla elnevezett Cambridgeshire-i Wellcome Trust Sanger Institute a világ egyik legjelentősebb, nonprofit genomkutató központja.

Neked ajánljuk