Az emberi génállomány feltérképezése: Gyepmester-szekvenciák

szerző
Bodoky Tamás
publikálva
2001/10. (03. 08.)
Twitter megosztások száma
Google +1
Egyéb megosztás

Az emberi génállomány kezdetben tisztán tudományos célt szolgáló vizsgálata körül akkor gyorsultak fel az események, amikor a projekt célkitűzései megjelentek néhány nagyratörő magáncég üzleti terveiben: ami a fejlett világ legnagyobb, nemzetközi összefogásban tevékenykedő állami kutatóintézeteinek közel két évtized leforgása alatt sem sikerült, két év alatt megoldotta egy ambiciózus genetikus által gründolt magánvállalat. Az emberi örökítőanyag kódsorrendjének felderítéséről van szó: 1999-ben a Human Genome Project 80, míg a Celera csupán 30 százalékon állt, egy évvel később mégis a Celera ért előbb célba, a nagy port felvert bejelentéssel megduplázva részvényárfolyamát.

Az emberi génállomány kezdetben tisztán tudományos célt szolgáló vizsgálata körül akkor gyorsultak fel az események, amikor a projekt célkitűzései megjelentek néhány nagyratörő magáncég üzleti terveiben: ami a fejlett világ legnagyobb, nemzetközi összefogásban tevékenykedő állami kutatóintézeteinek közel két évtized leforgása alatt sem sikerült, két év alatt megoldotta egy ambiciózus genetikus által gründolt magánvállalat. Az emberi örökítőanyag kódsorrendjének felderítéséről van szó: 1999-ben a Human Genome Project 80, míg a Celera csupán 30 százalékon állt, egy évvel később mégis a Celera ért előbb célba, a nagy port felvert bejelentéssel megduplázva részvényárfolyamát.

Az igazsághoz hozzátartozik, hogy nagy mennyiségű DNS kódsorrendjének gyors leolvasásához csak néhány éve áll rendelkezésre a megfelelő genetikai és informatikai technológia, a versenytársak véleménye azonban nem csupán az elsőség kérdésében tér el. A Celera sok kritikát kapott azért, mert eredményeit nem hozta nyilvánosságra, míg a HGP naponta frissíti az interneten keresztül bárki számára elérhető GenBank adatbázisait. A Celera több tízezer szabadalmi kérelmet nyújtott be eredményei nyomán, míg a géntérképprogramot koordináló amerikai National Human Genome Research Institute (Nemzeti Emberi Génállománykutató Intézet) álláspontja szerint az emberi génekre adott szabadalmak hátráltatják a kutatást.

Tavaly június 26-án Bill Clinton és Tony Blair közös sajtótájékoztatón jelentette be, hogy a HGP is leolvasta a teljes kódsorozatot, a tudományos és üzleti világ kompromisszumáról is szóló médiaeseményen felszólaló Francis Collins (HGP) és Craig Venter (Celera) pedig ígéretet tett arra, hogy a jövőben jobban együttműködnek a nemes cél érdekében. Miután Clinton "az emberiség által alkotott legfontosabb térképről" beszélt, a világsajtó az emberi géntérkép elkészültével volt tele, noha a bázissorrend feltárása messze nem jelenti az emberi génállomány felderítését. A kódot előbb meg kell fejteni: a mintegy 3,1 milliárd bázispárt tartalmazó betűáradat információit fizikai és géntérképekhez kell illeszteni, hogy az adott kromoszómán belül kiderüljön az egyes gének pontos helyzete. Továbbá azt is ki kell deríteni, hogy az egyes gének által kódolt fehérjéknek mi a biológiai funkciójuk.

Miután a közös publikáció terve kútba esett, a világ két legrangosabb tudományos folyóirata, a Nature és a Science idén február 16-án közölte a HGP, illetve a Celera eredményeit: a 23 emberi kromoszómát alkotó mintegy 3,1 milliárd nukleotid sorrendjét (vázlatosan), a térképezés módszereit és az adattömeg analízisének első megállapításait. A HGP és a Celera megállapodásának köszönhetően mindkét adatbázis tartalma ingyenesen elérhető a tudományos világ számára - a Celera adataiért azonban fizetnie kell annak, aki üzleti célú kutatásokra akarja használni az eredményeket, és ezt feltehetően a HGP is bevezeti.

A szuper-számítógépes vizsgálatok máris szolgáltak néhány meglepetéssel: az emberi gének korábban 80-100 ezerre becsült száma mindössze 26-40 ezer körül lehet - ennél még a gömbhalnak is több van. A DNS-szekvencia analízise megerősítette a korábbi fehérjevizsgálatok eredményeit, miszerint az egyes emberek között legfeljebb 0,1 százalékos genetikai különbség lehet: különböző "emberfajtákból" származó emberek között nagyobb genetikai hasonlóság lehet, mint ami a fajta ugyanazon tagjához képest jellemző, vagyis genetikai alapon nincs is értelme fajtákról beszélni. Kiderült továbbá, hogy több mint 200 gén baktériumokból kerülhetett át az emberi génkészletbe néhány millió évvel ezelőtt. A gének eloszlása a vártnál is kevésbé egyenletes: génekben igen gazdag, és információt alig vagy egyáltalán nem tartalmazó szakaszok váltakoznak a kromoszómákon.

Az emberi géntérkép legnagyobb ígérete a génterápia forradalmasítása: a molekuláris mechanizmusok ilyen szintű ismerete segítségével számos, ma még halálos kór gyógyítható lesz, az új genetikai tesztek segítségével pedig időben felismerhetővé és megelőzhetővé válnak az öröklődő betegségek, illetve a betegségekre való hajlam. A mintegy tíz éve alkalmazott, ám igazi sikereket csak a közelmúltban felmutató génterápia célja az öröklött génhibák és néhány egyéb betegség gyógyítása a hibás gének kijavításával vagy helyettesítésével. A tavalyi év során több sikeres génterápiáról szóló beszámoló is napvilágot látott (lásd keretes írásunkat).

A térkép egy pontjának átrajzolásához azonban nem kell az egészet ismerni: ezen a téren valószínűleg hamarabb érnek célhoz azok a vállalatok, amelyek nem a teljes géntérképet, hanem "csupán" egy-egy betegség genetikai hátterét akarják felderíteni. Ehhez nem egy ember teljes bázissorrendjére, hanem sok ember összehasonlító genetikai elemzésére van szükség. A nagy gyógyszeripari multik érdeklődése a közelmúltban a földrajzilag izolált, homogén génállományú, ezért az örökletes betegségeket nagyobb arányban hordozó népcsoportok felé fordult: ilyen például Izland, ahol a parlament 1998-ban - több évig tartó szakmai és politikai vita után - törvényt hozott a genetikai adatbázisról.

Tavaly januárban a svájci Hoffman LaRoche gyógyszeripari óriás többségi tulajdonában lévő deCODE biotechnológiai magáncég - korrupciógyanús körülmények között - tizenkét évre szóló koncessziót kapott az (izlandi adatbank) létrehozására. A szerződés értelmében a projekt során keletkező kutatási eredmények, gyógyszertermékek tulajdonjoga is a céget illeti. Hasonló döntést hozott Tonga kormánya is: a szigetország földrajzi és történelmi elszigeteltsége miatt nem túlzottan heterogén, szinte kizárólag polinézekből álló lakossággal rendelkezik, akiknek körében igen gyakoriak a szív- és érrendszeri betegségek, illetve a cukorbetegség. A kormány döntésének értelmében az ausztrál Autogen biotechnológiai magánvállalat önkéntes alapon DNS- és vérmintákat vehet a lakosság körében; ha sikerül gyógymódokat találnia, Tonga olcsóbban juthat gyógyszereihez.

A géntérkép alkalmazási területei a génterápián túl is számosak, ha nem is mind etikusak: lehetőséget teremtenek az alkalmazottak, ügyfelek genetikai szűrésére, az ujjlenyomat helyett DNS-mintára alapozott személyazonosításra csakúgy, mint génmanipulált emberi überklónok létrehozására á la Szárnyas fejvadász. A várakozások mindenesetre óriásiak: Nathan Myhrvold, a Microsoft technoguruja szerint az emberi génállomány feltérképezése legalább akkora gazdasági-technológiai forradalom kiindulópontja, mint a szintén állami pénzből kifejlesztett internet, amely ma óriáscégeket tart el.

Bodoky Tamás

A genetikai kód

Egy DNS-molekula sok nukleotidból áll (polinukleotid-lánc). A nukleotidokban a cukormolekula és a foszforsav mindig ugyanolyan, a szerves bázis azonban 4 típusú lehet (adenin, citozin, timin és guanin, betűkkel jelölve A, C, T, G). A DNS-ben tárolt információt e szerves bázisok sorrendje (szekvenciája) hordozza. Egy élőlény genetikai állományának (genomjának) feltérképezése során a DNS-molekulákon belüli nukleotid-sorrendet állapítják meg. A DNS azon szakaszait, amelyek egy adott fehérjemolekula elkészítéséhez szükséges információt tartalmazzák, géneknek nevezzük. Egy-egy DNS-molekulán sok gén helyezkedik el, viszont a DNS nem minden szakasza kódol fehérjét. Az élő szervezetek fehérjemolekulái húszféle aminosavból épülnek fel, az aminosavakat bázishármasok (tripletek) kódolják. A kód az egész élővilágban egységes - vagyis a legegyszerűbb baktériumban és az emberben is ugyanazt az aminosavat jelenti egy adott triplet. Az ember testi sejtjeinek sejtmagjaiban 23 pár DNS-molekula található, ezek a kromoszómák, melyeknek száma az adott fajra jellemző.

Framingham nem szekvenál

Izland és Tonga elesett, de Framingham (Massachusetts, USA) nem szekvenál: nem szállhat be az amerikai kisváros lakosságán több mint ötven éve folytatott szívkutatásba az a géntechnológiai vállalat, amely a gyógyszergyáraknak értékesíthető eredményekért cserében jelentős kupac kockázati tőkével turbózta volna fel az állami projektet. Az ötezer framinghami lakos teljes kórtörténetét követő és feldolgozó kutatás jelenleg már a harmadik generációnál tart, eddig tizenötezren vettek részt az Amerikai Népegészségügyi Intézet anyagi támogatásával 1948 óta zajló maratoni vizsgálatsorozatban. Tavaly megjelent a színen a Framingham Genomics Medicine, amely kockázati befektetőktől huszonegymillió dollárnyi tőkét szedett össze arra a célra, hogy elvégezze a Framinghamből származó vérminták DNS-szekvencia-analízisét, és azt összehasonlítsa a Human Genome Project eredményeivel. A Népegészségügyi Intézet álláspontja szerint azonban szó sem lehet arról, hogy miután az állam körülbelül negyvenmillió adódollárt ölt a kutatásba, most egy magáncég keressen rajta.

Hódít a génterápia

Francia orvosok az X kromoszómához kapcsolódó súlyos kombinált immunhiányt gyógyítottak meg génterápiával: a beteg gyermekekből csontvelőt vettek ki, majd kinyerték belőle a vérképző őssejteket. Az őssejtekbe egy retrovírus segítségével bejuttatták annak a génnek a normális példányait, amelynek működésképtelen változata idézte elő a betegséget. A módosított őssejtek visszainjekciózása után kemoterápia nélkül helyreállt az immunrendszer normális működése.

A Texas Egyetem Rákkutató Központjának orvosai egy közönséges, meghűlést okozó vírus genetikailag módosított változatával a daganatos betegségek gyógyítása terén értek el sikereket: a rekombináns vírust harminchét páciens fejben, illetve nyakban lévő daganataiba injekciózták, huszonötnél a rosszindulatú tumor visszahúzódott, nyolc esetben pedig teljesen és tartósan eltűnt. A mesterségesen átalakított vírus képes azoknak a sejteknek a megkülönböztetésére, amelyekben egy igen fontos daganatelnyomó gén hiányzik vagy hibásan működik, és szelektíven elpusztítja azokat.

Amerikai kutatók sikeresen regenerálták súlyos szívbeteg emberek szívizomszöveteit: a Tufts University tudósai egy olyan gént juttattak a páciensek szívébe, amely igen hatékonynak bizonyult az elhalt, illetve ingerekre nem reagáló területek vérellátásának helyreállításában. A gén egy olyan növekedési faktort kódol, amely a vérerek és a szív belső falát alkotó sejtek kialakulását serkenti - a kezelés hatására a korábban halottnak vélt szívterületek újraéledtek.

Kanadai kutatók olyan, genetikailag módosított egereket állítottak elő, amelyek saját bélsejtjeikben, szabályozott módon termelik az inzulint. Az Alberta Egyetem kutatói az egerek bélsejtjeinek egyes, vércukorszintre érzékeny típusaiba emberi inzulin-gént ültettek be. A Pasteur Intézet munkatársai egereken végzett kísérletek során helyreállították és stabilizálták a magas koleszterinszintet, és teljesen eltüntették az erek falán lévő zsíros lerakódásokat.

szerző
Bodoky Tamás
publikálva
2001/10. (03. 08.)
Twitter megosztások száma
Google +1
Egyéb megosztás
Cimkék:
Ezt már olvasta?

Legfrissebb Narancs

„Nem kérünk bocsánatot”
Interjú „Tibi atyával”
Interjú Palkovics Lászlóval
Mi lesz az MTA-intézetekkel?
Évadnyitó melléklet
Jordán Adél, Carly Wijs, Pintér Béla színháza
Tartalomjegyzék Legfrissebb Narancs

Kultúra

még több Kultúra...

Narancs

Vélemény

még több Vélemény...