Čo vás robí „vami“
EŠTE predtým, ako sa začal Projekt ľudského genómu, vedci sa už veľa dozvedeli o našej genetickej stavbe. Preto sa termíny ako „gény“, „chromozómy“ a „DNA“ často vyskytujú v novinových správach, keď tlač oznamuje jeden objav za druhým v oblasti toho, o čom sú výskumníci presvedčení, že nás robí tým, čím sme. Projekt ľudského genómu sa teraz pokúša stavať na týchto základoch a prečítať celý náš genetický kód.
Skôr než sa zamyslíme nad tým, ako sa to vedcom darí, prečítajte si láskavo tabuľku „Váš detailný plán“ na 6. strane tohto časopisu.
Lokalizovanie génov
Ako uvádza predošlý článok, prvým cieľom Projektu ľudského genómu bolo odhaliť, kde sú na našich chromozómoch umiestnené gény. Istý ‚hľadač‘ génov to prirovnáva k „hľadaniu vyhorenej žiarovky v nejakom dome bez adresy na neznámej ulici v anonymnom meste v akejsi cudzej krajine“. Časopis Time tvrdí, že táto úloha je „rovnako ťažká ako zisťovanie telefónneho čísla bez adresy či priezviska“. Ako teda vedci zvládajú túto náročnú úlohu?
Výskumní pracovníci študujú rodiny, aby lokalizovali gény určujúce charakteristiky, ktoré sa dedia so známymi znakmi a náchylnosťami. Určili napríklad oblasti na jednom z našich chromozómov, kde sa nachádzajú gény farbosleposti, hemofílie a rázštepu podnebia. Tieto takzvané mapy génových väzieb sú veľmi nepresné — udávajú polohu génu iba v rozmedzí asi piatich miliónov párov báz.
Kvôli väčšej presnosti vedci zamýšľajú zostaviť fyzickú mapu. Podľa jednej metódy štiepia kópie DNA na časti náhodnej veľkosti, v ktorých potom hľadajú špeciálne markerové sekvencie. Prirodzene, čím viac je častí, tým ťažšie je utriediť ich. Ak prirovnáte každý fragment DNA ku knihe na jasne označenej poličke v knižnici, potom lokalizovanie nejakého génu znamená „skôr nájdenie nejakého citátu v jedinej knihe, než nutnosť prehľadať celú knižnicu“, vysvetľuje časopis New Scientist. Tieto fyzické mapy zužujú hľadanie na rozmedzie 500 000 bázových párov. Tím vedcov v Stredisku pre štúdium ľudského polymorfizmu v Paríži vedený Dr. Danielom Cohenom vytvoril koncom roku 1993 to, čo časopis Time nazval „prvou kompletnou — i keď len približnou — mapou ľudského genómu“.
Ďalším cieľom tohto projektu je zaznamenať presnú sekvenciu chemických komponentov každého z našich 100 000 génov, ako aj iných častí genómu. No vedci zároveň s rozvíjaním svojich schopností čítať DNA zisťujú, že genóm je zložitejší, než predpokladali.
Čítanie genómu
Gény predstavujú iba 2 až 5 percent nášho genómu. Zvyšok je často označovaný ako „prázdna DNA“. Niektorí výskumníci kedysi považovali tieto takzvané neužitočné sekvencie za náhodne vyvinuté v procese evolúcie. Teraz sú presvedčení, že niektoré z týchto negénových oblastí upravujú štruktúru DNA a obsahujú inštrukcie potrebné na to, aby mohli chromozómy počas bunkového delenia vytvoriť svoju kópiu.
Výskumníci sa už dlho zaujímajú o to, čo aktivuje a čo utlmuje nejaký gén. Časopis New Scientist uvádza, že by mohlo existovať až 10 000 génov, v ktorých je zakódovaná produkcia bielkovín nazvaných transkripčné faktory. Niekoľko týchto bielkovín sa zjavne spojí dokopy a potom spolu zapadnú do drážky v reťazci DNA ako kľúč do zámky. Len čo sú na svojom mieste, buď aktivujú susedné gény, alebo potlačia ich funkciu.
Potom sú tu takzvané ‚koktavé‘ gény, ktoré obsahujú početné opakovania častí chemického kódu. Jeden z týchto génov normálne obsahuje 11 až 34 opakovaní tripletu CAG — sekvencie troch nukleotidov, ktorá kóduje konkrétnu aminokyselinu. Keď má taký gén 37 alebo viac opakovaní, vyvoláva degeneratívnu poruchu mozgu, ktorá sa volá Huntingtonova chorea.
Zamyslite sa aj nad účinkom zmeny písmena v géne. Jedno nesprávne písmeno v sekvencii jedného z dvoch komponentov hemoglobínu, pozostávajúcej zo 146 písmen, spôsobuje kosáčikovitú anémiu. Avšak telo má opravný mechanizmus, ktorý overuje úplnosť DNA pri bunkovom delení. Jedna chyba v tomto systéme môže údajne zapríčiniť rakovinu hrubého čreva. Mnohé iné poruchy, ako je cukrovka a srdcová chyba, však nie sú jednoducho výsledkom jediného génového defektu, ale výsledkom spoločného pôsobenia mnohých defektných génov.
Prepisovanie genómu
Lekári očakávajú od Projektu ľudského genómu informácie, ktoré im pomôžu určovať diagnózu ľudských ochorení a liečiť ich. Už vyvinuli testy, ktoré odhaľujú abnormality v určitých génových sekvenciách. Existujú však obavy, že bezzásadoví ľudia použijú génové testovanie na to, aby uskutočnili plán eugeniky. V súčasnosti väčšina ľudí odporuje germ-line terapii, ktorej súčasťou sú zmeny génov v spermatických a vo vaječných bunkách. Aj dvojice, ktoré uvažujú o počatí geneticky normálneho embrya in vitro, musia urobiť rozhodnutie, čo sa stane s tými embryami, ktoré nebudú vybraté na reimplantáciu. A navyše, premýšľajúci ľudia vyjadrujú obavy v súvislosti s následkami, ktoré to všetko bude mať na ešte nenarodené deti s diagnózou prezrádzajúcou zjavný génový defekt. Mnohých ľudí trápi obava, že génové mapovanie dospelých zmení spôsob, akým budú zamestnávaní, presadzovaní, a dokonca poisťovaní. A je tu aj znepokojujúca otázka génového inžinierstva.
„Nespokojní s čítaním knihy života, chcú do nej aj písať,“ uvádza časopis The Economist. Jeden spôsob, akým to lekári sú schopní urobiť, je využitie retrovírusov. Vírus možno pokladať za skupinu génov v chemickom vrecúšku. Vedci najskôr z nejakého vírusu, ktorý postihuje ľudí, odstránia gény potrebné na jeho reprodukciu a nahradia ich zdravou verziou pacientových defektných génov. Hneď ako sa tento vírus vstrekne do tela, preniká do cieľových buniek a nahrádza defektné gény zdravými, ktoré nesie.
Vedci nedávno podali správu o jednoduchej liečbe založenej na objave génu, ktorý môže poskytnúť ochranu proti rakovine kože. Keďže jeho nositeľom je iba 1 osoba z 20, cieľom je urobiť tento gén súčasťou dajakého krému, pomocou ktorého bude začlenený do kožných buniek. Tam tento gén spustí produkciu určitého enzýmu, o ktorom lekári veria, že rozkladá rakovinotvorné toxíny, ktoré napádajú telo.
Hoci sú tieto procedúry úžasné, prísne kontroly obmedzujú využívanie génového inžinierstva, zatiaľ čo vedci bojujú proti obavám verejnosti z jeho možných následkov.
Ešte toho veľa zostáva objaviť o zložitosti ľudského genómu. V skutočnosti „neexistuje jediný ľudský genóm“, poznamenáva genetik Christopher Wills. „Existuje päť miliárd genómov, jeden prakticky pre každú ľudskú bytosť na tejto planéte.“ Váš genóm o vás prezrádza veľa. Ale hovorí všetko?
Prezrádza váš genóm všetko?
Niektorí ľudia veria, že gény sú malými diktátormi, ktorí nás nútia správať sa tak, ako sa správame. Naozaj, nedávne správy v tlači oznamovali objavenie génov, ktoré sú podľa presvedčenia niektorých zodpovedné za schizofréniu, alkoholizmus, ba aj za homosexualitu. Mnohí vedci odporúčajú opatrnosť, pokiaľ ide o tieto možné spojitosti. Napríklad autor Christopher Wills píše, že v niektorých prípadoch génové varianty iba „predisponujú svojich nositeľov na alkoholizmus“. Podľa londýnskych novín The Times vyjadril molekulárny genetik Dean Hamer názor, že ľudská sexualita je priveľmi zložitá na to, aby bola určená jedným génom. A 1994 Britannica Book of the Year uvádza: „Nebol však identifikovaný nijaký špecifický gén vytvárajúci náchylnosť na homosexualitu, a pokiaľ ide o prácu, ktorá bola až doteraz vykonaná, museli by ju potvrdiť ďalší.“ Navyše, časopis Scientific American uvádza: „Je mimoriadne ťažké definovať rysy správania a prakticky každé tvrdenie o akomsi genetickom základe možno vysvetliť aj ako vplyv prostredia.“
Je zaujímavé, že genetik Dr. David Suzuki vyjadril v televíznom seriáli BBC Cracking the Code (Rozlúštenie kódu) presvedčenie, že „naše osobné okolnosti, naše náboženstvo, ba aj naše pohlavie môžu zmeniť spôsob, akým nás gény ovplyvňujú... Spôsob, akým nás gény ovplyvňujú, závisí od našich okolností.“ Preto Dr. Suzuki upozorňuje: „Ak čítate v novinách, že vedci objavili nejaký gén alkoholizmu, kriminality či inteligencie alebo niečoho podobného, berte to s rezervou. Aby vedci mohli povedať, ako niekoho ovplyvňuje konkrétny gén, potrebovali by tiež vedieť všetko o prostredí toho človeka, a ani to by azda nepostačovalo.“
Vskutku nie, lebo ešte jeden faktor môže ovplyvniť to, kým ste. Nasledujúci článok rozoberá otázky, čo je týmto faktorom a ako vás môže ovplyvniť na vaše dobro.
[Rámček/nákres na stranách 6, 7]
(Úplný, upravený text — pozri publikáciu)
Váš detailný plán
• Vaše telo je vytvorené asi zo 100 biliónov buniek, z ktorých väčšina obsahuje úplný plán vášho ja. (Červené krvinky však nemajú jadro, a preto neobsahujú tento plán.)
• Vaše bunky sú zložité štruktúry, podobné mestám s priemyslom, so zásobárňami akumulovanej energie a s jasne určenými cestami vedúcimi dovnútra a von. Riadenie vychádza z bunkového jadra.
• Vaše bunkové jadro, miesto, kde je uložený váš detailný plán, možno prirovnať k radnici, kde miestna vládna autorita spravidla uchováva plány budov, ktoré sa v tej oblasti stavajú. Aby boli postavené, niekto musí objednať materiál, zaobstarať pracovné nástroje a zariadenia a zorganizovať stavbárov.
• Vaše chromozómy obsahujú presné vyjadrenie vášho plánu. Keby sa týchto 23 párov molekúl DNA tesne stočených do špirál rozplietlo a spojilo dovedna, dosiahli by na Mesiac a späť asi 8000-krát!
• Vaša DNA má obe strany pospájané pármi chemických komponentov nazývaných bázy, ktoré sú podobné priečkam rebríka stočeného do špirály. Báza adenín (A) sa vždy spája s tymínom (T) a cytozín (C) s guanínom (G). Rozdeľte reťazec DNA podobný rebríku tak, akoby ste otvárali zips, a odhalíte genetický kód jasne vyjadrený týmito štyrmi písmenami, A, C, G a T.
• Vaše ribozómy, podobné mobilným továrňam, sa pripájajú k čítaniu posolstva zakódovaného v RNA (ribonukleová kyselina). Pri jeho čítaní spájajú dokopy rôzne zlúčeniny nazvané aminokyseliny, a tie zasa vytvárajú bielkoviny, ktoré vás robia „vami“.
• Vaše gény sú úsekmi DNA, ktoré predstavujú matrice na vytváranie stavebných jednotiek tela, bielkovín. Tieto gény určujú vašu náchylnosť na niektoré choroby. Aby sa gény dali čítať, chemické látky, ktoré sa volajú enzýmy, rozpoja určitý úsek DNA. Iné enzýmy potom „čítajú“ svoju cestu po danom géne, vytvárajúc pritom komplementárne série báz rýchlosťou 25 báz za sekundu.
[Rámček/obrázok na strane 8]
Určovanie genetického profilu
Z ľudských tkanív sa vyextrahuje určité množstvo DNA a rozštiepi sa na fragmenty. Tieto fragmenty sa nanesú na gél, ktorým sa nechá prejsť elektrický prúd, a výsledné prenosy potom vzniknú vsiaknutím do tenkej nylonovej membrány. Pridá sa rádioaktívna génová sonda a urobí sa fotografia. Výsledkom je „odtlačok prsta“ DNA.