Znaczenie genetyki klinicznej
Marta Migocka | 2005-12-16
Poznanie podstaw genetycznych chorób i wad rozwojowych człowieka pozwala podejmować próby ich leczenia. Wiedza o prawidłowościach rządzących powielaniem i rozdziałem DNA umożliwia zrozumienie genezy tych chorób. Naukowcy zajmujący się projektem HUGO sekwencjonowali genom ludzki właśnie w celu dokładnego poznania struktury genów. Opracowali bazę genów ludzkich, udoskonalili techniki analizy i stworzyli narzędzia pozwalające na szybkie, dokładne badania. Umożliwili transfer tych technologii do sektora prywatnego, podjęli też ambitne zadanie określenia etycznych i społecznych aspektów tego eksperymentu (ELSI). Dzięki tym i podobnym działaniom istnieją testy pozwalające we wczesnym etapie rozwoju badać zdrowie płodu, metody pozwalające określać predyspozycje genetyczne ludzi do pewnych chorób, terapie genowe budzące nadzieje na leczenie wad genetycznych. Wczesne diagnozowanie umożliwi podjęcie skutecznego leczenia lub działań zapobiegających rozwojowi choroby. Obecnie możliwe są też niezawodne testy wykluczające ojcostwo. Badania DNA mogą być dowodami w sądzie.
U człowieka istnieje kilka tysięcy zaburzeń, zwanych chorobami genetycznymi, wynikającymi ze zmian w ludzkim genomie. Zmiany powodują brak produkcji danego białka lub produkcję białka defektywnego. Nieprawidłowości uwarunkowane genetycznie i wady rozwojowe stanowią problem kliniczny w każdej dziedzinie medycyny. Już w pierwszych dobach życia noworodka mogą być wykonywane testy przesiewowe w kierunku fenyloketonurii i wrodzonej niedoczynności tarczycy. Pozwala to zastosować odpowiednią dietę i czynności profilaktyczne, zanim dojdzie do poważnych, nieodwracalnych uszkodzeń organizmu dziecka. Neonatolodzy i pediatrzy mają codziennie do czynienia także z szeregiem wad rozwojowych, zaburzeń metabolizmu czy też innych chorób o podłożu genetycznym. Wiele z nich można leczyć w oparciu o osiągnięcia inżynierii genetycznej, ważna jest tu współpraca genetyków i lekarzy różnych specjalności. Ogromne zapotrzebowanie na usługi genetyków powinni odczuwać ginekolodzy i położnicy. Wady i nieprawidłowości anatomiczne dróg rodnych, niepowodzenia rozrodu, przypadki niepłodności, wady rozwojowe u płodu mogą być spowodowane przez wiele generalnych przyczyn, lecz po ich wykluczeniu wymagają diagnostyki genetycznej. Mutacje jednego genu powodują wrodzone dysfunkcje gruczołów dokrewnych i niedobory hormonalne. Nie można myśleć o ich leczeniu w oderwaniu od ich genetycznego podłoża. Wady narządów płciowych i nieprawidłowości determinacji płci, szereg klasycznych zespołów chorobowych w endokrynologii, które także są spowodowane zmianami w DNA podkreślają znaczenie genetyki klinicznej w tej specjalności. Neurolodzy mają do czynienia na co dzień z dystrofiami mięśniowymi, rdzeniowym zanikiem mięśni, powikłaniami neurologicznymi w przypadkach chorób metabolicznych itp. Wszystko to ma związek ze zmianami w dziedzicznym materiałem genetycznym.
Okulista powinien przeprowadzić diagnostykę cytogenetyczną i molekularną chromosomu 13 w przypadkach retinoblastoma - groźnego, dziedzicznego nowotworu siatkówki. Ma to znaczenie zarówno w przypadku prognostycznym u konkretnego pacjenta jak i celem udzielenia porady genetycznej dla jego rodziny.
Porady genetyczne dla przyszłych rodziców powinny uwzględniać ewentualne zagrożenia zdrowia dziecka wynikające z odziedziczenia skłonności do pewnych chorób. Konieczność poradnictwa ma szerokie znaczenie, na przykład hipercholesterolemia może zaistnieć w postaci wrodzonej, występującej rodzinnie, z koniecznością identyfikacji przez internistę innych obciążonych tymi zaburzeniami członków rodziny celem objęcia ich opieką profilaktyczną.
Zagadnieniem samym w sobie jest onkogenetyka, nauka o genach odpowiedzialnych za powstawanie nowotworów lub sprzyjających ich powstawaniu. Badania genetyczne są w tym przypadku ważne zarówno pod kątem patogenezy tych chorób jak i właściwego w tym zakresie poradnictwa i leczenia, którego rodzaj jest czasami zależny od genezy nowotworu.
Poradnictwo genetyczne jest integralną częścią genetyki medycznej- specjalności klinicznej, której przedmiotem zainteresowania są choroby zależne od zmian w genomie człowieka. Mogą to być także zaburzenia o uwarunkowaniach wieloczynnikowych wśród których czynnik genetyczny nie jest jedyny. Cecha uwarunkowana genetycznie może się ujawniać pod wpływem czynników środowiska. Na przykład można mieć predyspozycje do zachorowania na raka, ale palenie papierosów bardzo podnosi prawdopodobieństwo jego wystąpienia. Określone choroby lub wady rozwojowe o podłożu genetycznym z różną częstością występują w poszczególnych rodzinach, różnego typu populacjach, grupach etnicznych czy regionach geograficznych. W przypadku wielu zaburzeń rozwojowych konieczne jest stwierdzenie czy powstały one w wyniku mutacji czyli spontanicznie pojawiającej się zmianie w materiale genetycznym, czy też są skutkiem uszkadzającego działania czynników środowiska. Identyfikacja zarówno potencjalnych mutagenów poza indywidualną korzyścią dla pacjenta i jego rodziny ma też znaczenie z punktu widzenia szeroko pojętego interesu społecznego.
Jedną z podstawowych technik inżynierii genetycznej jest transformacja komórek bakteryjnych i eukariotycznych za pomocą wektorów niosących specyficzne geny lub ich zmienione wersje. Wektory to czynniki mające zdolność przenoszenia genu do komórki gospodarza. Jeżeli zmiana w DNA obejmie cały organizm, możemy mówić o terapii genowej. W przypadku organizmu wielokomórkowego, jakim jest człowiek, należałoby tą procedurę przeprowadzić na zapłodnionej komórce jajowej aby powstający z niej organizm w każdej powstałej z niej komórce miał zmienione DNA. Takie próby budzą obawę nad ingerencją człowieka w dziedziczny materiał dziecka i manipulację genami. Obecnie nie prowadzi się takich eksperymentów, podejmowane są z kolei próby leczenia chorób genetycznych, przez naprawę defektywnych genów już w rozwiniętym organizmie. Jedno z rozwiązań polega na modyfikacji tylko jednego typu komórek somatycznych. Taki eksperyment wykonuje się etapami. Pobiera się odpowiednie komórki z organizmu, umieszcza na pożywce która umożliwia wzrost i podziały, transformuje się wektorem niosącym odpowiednie DNA i wprowadza się zmienione komórki z powrotem do organizmu. Wykonuje się to między innymi na komórkach szpiku kostnego w leczeniu nowotworów.
Większość chorób genetycznych można leczyć tylko objawowo, lecząc skutki zmian w DNA, bo nie jest możliwe usunięcie pierwotnej przyczyny. Dla pewnej grupy chorób (hemofilia, zaburzenia związane z brakiem hormonu wzrostu, rozedma płuc wynikająca z braku alfa-1-antytrypsyny) jedynym sposobem leczenia jest podawanie białka identycznego z obecnym w ludzkim organizmie, na którego niedobór cierpi chory. Pozyskiwanie takich produktów jest wielkim problemem. Niektóre z nich uzyskiwano dawniej z krwi ochotników - obecnie raczej się unika krwi jako materiału wyjściowego do preparatyki białek ze względu na zagrożenie zakażenia chorych wirusem powodującym AIDS.
Hormon wzrostu można było tylko izolować z ludzkich mózgów, insulina stosowana w leczeniu cukrzycy mogła być pozyskiwana ze zwierzęcych trzustek, ponadto nieznacznie różniła się od białka ludzkiego co dawało pewne niepożądane efekty, zwłaszcza u alergików.. Dzięki inżynierii genetycznej istnieją obecnie na świecie bakterie produkujące insulinę, czynniki krzepliwości krwi i hormon wzrostu. Substancje te można więc otrzymywać stosunkowo łatwo i w dużych ilościach, ponadto nie są one zanieczyszczone ludzkimi czynnikami chorobotwórczymi. Mikroorganizmy mogą być hodowane w prosty sposób, znamy warunki potrzebne do ich wzrostu i potrafimy kierować procesem biotechnologicznym, uzyskując dobrą wydajność. Pozyskuje się też produkt biotransformacji z mleka, pozwala to na ciągły proces wytwarzania białka przez całe życie zwierzęcia.
Na półkach aptek pojawia się coraz więcej leków przyrządzanych technikami inżynierii genetycznej. Oprócz białek-leków są też białka-szczepionki, głównie przeciwko chorobom wirusowym z których najbardziej chyba znana jest szczepionka przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B, wytwarzana przez drożdże.
Badania DNA są coraz tańsze i popularniejsze, stają się ogólnie dostępne. Przykładowo w Polsce istnieją możliwości prywatnego zbadania ojcostwa. Na rynku istnieje firma BIO GEN, która w ramach swojej działalności świadczy takie właśnie usługi. Badanie jest bardzo proste, wystarczy potrzeć bagietką o wnętrze policzka dziecka. Materiałem genetycznym do badania jest wymaz z błony śluzowej. Sprawdzanie ojcostwa polega na porównaniu DNA dziecka z DNA domniemanych rodziców. Materiał genetyczny dziecka pochodzi w połowie od ojca i od matki, dlatego analizując wybrane fragmenty DNA dziecka, matki oraz ojca, możemy ustalić stopień pokrewieństwa.
Inżynieria genetyczna niezaprzeczalnie oddaje wielkie usługi medycynie, jest ogromną szansą na postęp w profilaktyce i leczeniu chorób. Łatwo także przewidzieć kierunek najnowszych badań, największy bowiem nacisk kładzie się na sposoby leczenie raka, terapie genowe, szczepionki oraz klonowanie. W Korei Południowej przeprowadzono pierwsze badania nad uzyskaniem komórek macierzystych z ludzkich zarodków, które mają posłużyć do naprawy chorych narządów. Jest to nowe zagadnienie, które wywołuje międzynarodowe dyskusje nad jego moralnym aspektem.
Przy możliwości badania genomu każdego indywidualnego człowieka rodzą się pytania o stopień prywatności tych danych. Oczywiste jest, że każdy z nas chciałby wiedzieć, czy ma predyspozycje do pewnych chorób i czy jego geny pozwalają na długie życie ale raczej nie chciałby aby te informacje były publicznie dostępne.
Nowoczesne badania dają nam szansę wyboru, możliwość ingerencji w strefy dotychczas niedostępne, nowe sposoby kontroli ludzkiego życia. Dlatego właśnie budzą one strach, może nawet nie przed tym, że przekroczymy granice moralności i człowieczeństwa, tylko dlatego, że obecnie trudno powiedzieć gdzie te granice leżą. Nie oznacza to jednak, że możemy zrezygnować z tych osiągnięć, nie pozwalają nam na to choroby nękające ludzkość, których pojawia się coraz więcej.
------
Autorka artykułu jest członkiem:
*Przybysz* Studenckie Koło Naukowe Biotechnologów Uniwersytetu Wrocławskiego