• Ostatnia zmiana 11.03.2016 przez Medyk Białostocki

    Jak wieść życie w zdrowiu i dobrobycie - rozmowa z prof. Timem Aitmanem

    Podczas swojej wizyty w Białymstoku profesor Tim Aitman z Instytutu Genetyki i Medycyny Molekularnej Uniwersytetu w Edynburgu odpowiedział na kilka naszych pytań dotyczących badań nad genomem oraz wagi tworzenia referencyjnych baz informacji genetycznej w zrozumieniu przyczyn powszechnie znanych chorób.

    Tomasz Dawidziuk: Dlaczego tak ważne jest wykonywanie możliwie jak największej liczby badań genomowych [analizy komputerowej całej informacji genetycznej zawartej w komórkach człowieka - przyp. red.] dla ludzi z różnych miejsc świata?

    Prof. Timothy Aitman, Instytutu Genetyki i Medycyny Molekularnej Uniwersytetu w Edynburgu: - Istnieje potrzeba zrozumienia zależności pomiędzy genotypem [informacją zawartą w DNA - red.] a fenotypem [zespołem cech morfotycznych i antropometrycznych człowieka, to znaczy jak wyglądamy, jak funkcjonujemy i na co chorujemy -red.]. I tak konkretna osoba z danej populacji będzie relatywnie bliżej spokrewniona z innymi przedstawicielami tej samej populacji niż z kimś, kto należy do innej. Jeżeli chcemy zrozumieć, jaki wpływ na genom ma przynależność do danej populacji [np. Europejczyków, których dzielimy na mniejsze populacje, np. Brytyjczyków - przyp. red.], najlepszym rozwiązaniem jest zebranie danych referencyjnych. Coś jak odnośnik, biblioteka. Baza danych zawierająca sekwencje genomów dla danej populacji, z którą praktycznie każdy mógłby porównać swój własny genom. Oczywistym jest, że każda populacja ma inne podłoże genetyczne, oddzielne dziedzictwo. W związku z tym nie do końca można się porównywać genetycznie z przedstawicielami odległych populacji. Interpretacja tak uzyskanego wyniku byłaby znacznie trudniejsza i mniej dokładna.

    Ale przecież wszyscy mamy tych samych przodków, prawda?

    - To poniekąd prawda, na przykład wszystkie populacje europejskie mają wspólnych przodków. I, jak się okazało po przebadaniu około stu tysięcy genomów należących do przedstawicieli populacji Wielkiej Brytanii, podobieństwo jest bliskie. Jednak ludzie przynależący do innych populacji, na przykład Polacy, są znacznie mniej genetycznie podobni do Brytyjczyków. Stąd porównanie wyników analizy genomowej przedstawicieli tych dwóch populacji daje wynik trudny do zinterpretowania. Inaczej mówiąc dane genetyczne zgromadzone w populacji brytyjskiej nie będą referencyjne dla danych z Polski.

    Niektórzy twierdzą, że to tylko 0,1 proc. informacji genetycznej stanowi różnicę między dwoma losowo wybranymi osobami. Czy to ten niewielki fragment genomu sprawia, że tak bardzo się od siebie różnimy?

    - Nie do końca. 0,1 proc. informacji genetycznej to różnica pomiędzy dwoma osobami z tej samej populacji. Jeżeli porównamy ze sobą genomy dwóch osób z różnych populacji, jak ja i ty, a następnie porównamy nasze wyniki z genomem referencyjnym dla populacji kaukaskiej, wyjdą nam jakieś trzy miliony różnic w sekwencji genetycznej.

    Trzy miliony różnic w trzydziestu tysiącach genów, które obaj posiadamy w naszych żywych komórkach?

    - Nie tylko w obszarach kodujących (to te części genomu, które zawierają instrukcje do budowy białek, z których składają się nasze ciała), lecz również w tzw. regionach niekodujących. Są to fragmenty kodu DNA znajdujące się pomiędzy genami, odpowiedzialne za regulację ich ekspresji [czyli budowania białek na matrycy genu - przyp. red.].

    Rozumiem, że te „niekodujące” fragmenty są również odpowiedzialne za funkcjonowanie komórek?

    - Istnieje grupa chorób genetycznych, które są uwarunkowane różnicami w strukturze pojedynczych genów. Tak jak mukowiscydoza. Choroba występuje, kiedy błędne fragmenty kodu pojawiają się w obu kopiach genu, pochodzących od matki i ojca. Jest jasne, że ktoś, kto cierpi na mukowiscydozę, posiada mutację w genie, czyli we fragmencie DNA odpowiedzialnym za kodowanie białka. Taka sama jest przyczyna większości tzw. jednogenowych chorób rzadkich. Na drugim końcu takiego rozumowania znajdują się znacznie częściej występujące choroby, takie jak np. choroby układu sercowo-naczyniowego, które określamy jako choroby „powszechne i złożone”. To oznacza, że istnieje wiele fragmentów DNA w genomie odpowiedzialnych za predyspozycje człowieka do zapadania na te choroby. Wydaje się, że najważniejsze w patogenezie tych powszechnych i złożonych chorób są niekodujące, inaczej regulatorowe fragmenty genomu. Również wzajemne oddziaływania pomiędzy tymi odcinkami genomu a środowiskiem są bardzo istotne.

    To wszystko brzmi jak niewyobrażalna ilość informacji.

    - Masz rację. Dlatego na równi z sekwencjonowaniem całych genomów, które możemy obecnie wykonywać rutynowo, bardzo ważna jest komputerowa analiza uzyskanych wyników. To właśnie biolodzy komputerowi albo bioinformatycy będą kluczowymi osobami w procesie analizy danych. I będą nam potrzebne potężne komputery, żeby ich praca była możliwa!

    To znaczy, że możemy porównać genom do programu komputerowego?

    Genom jest raczej jak zestaw instrukcji o tym, jak komórki mają funkcjonować. Jak instrukcja obsługi.

    Więc jest tak, że genom zawiera informacje nie tylko o tym, z czego komórka się składa, ale również jak ma funkcjonować. Jak takie małe techniczne urządzenie?

    - Komórka jest jak mała maszyna. Jeżeli coś idzie nie tak, a to się zdarza od czasu do czasu, w maszynie pojawia się usterka, która zaburza jej pracę. Sytuacja taka jest znacznie łatwiejsza, kiedy mówimy np. o pojeździe mechanicznym. W przypadku usterki można wyjąć zepsutą część i zastąpić ją nową. W przypadku usterek w genomie sprawa nie jest już tak łatwa. Nawet jeśli posługujemy się jakimś rodzajem terapii genetycznej, rzecz w tym, że trzeba najpierw zrozumieć, która część genomu zawodzi w przypadku konkretnej choroby. Musimy zebrać informacje o tym, które literki w tej instrukcji obsługi trzeba zamienić, żeby wyprostować jej treść. Taki odnośnik, który powie nam, co poprawić, kiedy pojawi się usterka.

    Rozmawiał Tomasz Dawidziuk

  • Baner miejsc na twoją reklamę.      Logotyp 60 lat UMB.      Logotyp Młody Medyk.