Το Φεβρουάριο του 2001 ανακοινώθηκε, συγχρόνως στο Nature και στο Science, ο αρχικός προσδιορισμός της αλληλουχίας των τριών δισεκατομμυρίων βάσεων του ανθρώπινου γονιδιώματος. Στο Nature παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα μιας διεθνούς συνεργασίας της επιστημονικής κοινότητας (Human Genome Consortium), τα οποία είναι «ανοιχτά» στο κοινό μέσω του Διαδικτύου. Η αλληλουχία που δημοσιεύτηκε στο Science προερχόταν από τους επιστήμονες της ιδιωτικής εταιρείας Celera Genomics του Δρ Craig Venter και ανακαλύφθηκε σε πολύ συντομότερο χρονικό διάστημα. Οι ανακοινώσεις άνοιξαν μια μεγάλη συζήτηση στον επιστημονικό κόσμο γύρω από τη γενετική μηχανική και τις γονιδιακές «πατέντες».

Η γνώση της πρωτοδιάταξης του ανθρώπινου DNA έδωσε ώθηση στη μοριακή βιολογία να ανακαλύψει όλα τα γονίδια που ρυθμίζουν την κυτταρική λειτουργία. Έτσι, δημιουργήθηκαν νέοι τομείς, όπως η συγκριτική δομική γενομική, η λειτουργική γενομική, η πρωτεομική κ.ά. Με τη βοήθεια αυτών των νέων εργαλείων, άρχισαν οι επιστήμονες να ανακαλύπτουν με μεγαλύτερη ευκολία, και κυρίως με πολύ γοργό ρυθμό, νέα ανθρώπινα γονίδια και να προσδιορίζουν τη λειτουργία των πρωτεϊνών που κωδικοποιούν.

Ανακαλύπτοντας νέα γονίδια στο ανθρώπινο DNA

Υπολογίζεται ότι το ανθρώπινο γονιδίωμα κωδικοποιεί περίπου 35.000 γονίδια, σε σύγκριση με 6.000 ενός κυττάρου ζυμομύκητα, 13.000 της μύγας, 18.000 του σκουληκιού και 26.000 ενός φυτού. Αυτό σημαίνει ότι λιγότερο από το 2% του ανθρώπινου DNA περιέχει οδηγίες για την κατασκευή των πρωτεϊνών, που είναι υπεύθυνες για τις λειτουργίες των κυττάρων. Ο καλύτερος τρόπος για να εντοπίσουμε τα γονίδια αυτά μέσα στο «πέλαγος» του DNA, είναι να συγκρίνουμε αλληλουχίες ανθρώπινου DNA με αλληλουχίες DNA άλλων οργανισμών των οποίων το γονιδίωμα έχει επίσης «αποκωδικοποιηθεί». Τέτοιοι οργανισμοί είναι διάφορα βακτήρια, μύκητες, ένα σκουλήκι, η μύγα του ξιδιού, το κουνούπι, ενώ σύντομα ολοκληρώνεται και η αλληλουχία του ποντικού. Το τελευταίο εγχείρημα είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, γιατί το ποντίκι είναι θηλαστικό και άρα περιμένουμε να έχει πολλά γονίδια και ρυθμιστικές περιοχές όμοιες με του ανθρώπου, αλλά και επειδή στο εργαστήριο δημιουργούμε, κατά βούληση, διαγονιδιακά ποντίκια, δηλαδή ποντίκια στα οποία έχουν αδρανοποιηθεί ενδογενή γονίδια ή έχουν εισαχθεί ξένα γονίδια.


Το μέγεθος της κωδικής περιοχής πολλών γονιδίων που προέρχονται από μύγα, σκουλήκι ή άνθρωπο δεν διαφέρει. Εκείνο που σίγουρα διαφέρει είναι ότι τα ανθρώπινα γονίδια συγκροτούν αυτές τις περιοχές με ιδιαίτερα καινοτόμους συνδυασμούς. Έτσι, κάθε ανθρώπινο γονίδιο αντί να κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη, ενδέχεται -κατά μέσο όρο- να κωδικοποιεί τρεις πρωτεΐνες απλώς με τη χρήση διαφορετικών συνδυασμών εξωνίων, δηλαδή περιοχών του DNA που κωδικοποιούν τμήματα πρωτεΐνης.

Οι πρωτεΐνες του ανθρώπου είναι περισσότερο πολύπλοκες από άλλους οργανισμούς

Όπως είναι γνωστό, οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μία ή περισσότερες αναγνωρίσιμες περιοχές που έχουν συγκεκριμένο σχήμα και λειτουργία. Αυτό που συμπεραίνεται από την πρωτοδιάταξη του ανθρώπινου DNA είναι ότι, αν και οι άνθρωποι δεν έχουν πολύ περισσότερες τέτοιες περιοχές, τις χρησιμοποιούν σε συνδυασμούς που δεν έχουμε δει έως τώρα· δηλαδή έχουμε μια νέα αρχιτεκτονική από παλιά κομμάτια. Μόλις 94 από 1.278 οικογένειες πρωτεϊνών στο ανθρώπινο γονιδίωμα φαίνεται να είναι ειδικές για τα σπονδυλόζωα. Οι βασικές κυτταρικές λειτουργίες (βασικός μεταβολισμός, μεταγραφή, μετάφραση, αντιγραφή κ.λπ.) έχουν εξελιχθεί μόνο μία φορά στα βακτήρια και στους μονοκύτταρους μύκητες και παρέμειναν σταθερές από τότε.

Γονίδια και πρωτεΐνες. Δείκτες ανωμαλιών στους ανθρώπινους ιστούς αλλά και νέο πεδίο θεραπείας ασθενειών

Κάθε στιγμή, χιλιάδες γονίδια -που το καθένα κωδικοποιεί μια ξεχωριστή πρωτεΐνη- μπορεί να είναι ενεργά σε ένα κύτταρο, δηλαδή η έκφραση των γονιδίων είναι διαφορετική σε κάθε ιστό. Αν ήταν δυνατόν να μετρήσουμε με ακρίβεια τα επίπεδα έκφρασης όλων αυτών των γονιδίων, θα αποκτούσαμε ένα «αποτύπωμα έκφρασης» για καθέναν από τους κυτταρικούς τύπους του ανθρώπου (ιστοί). Αυτό θα μας έδινε τη δυνατότητα διάγνωσης διαφορετικών ασθενειών. Για παράδειγμα, μια μικρή αλλαγή στην έκφραση κάποιων γονιδίων σε ένα κύτταρο δέρματος μπορεί να υποδηλώνει μια μόλυνση ή αρχικά στάδια ενός μελανώματος.

Μέχρι πρόσφατα, τέτοιες ταυτόχρονες μετρήσεις της γονιδιακής έκφρασης ήταν αδύνατες. Τώρα, όμως, με τη χρήση των DNA chips (μικροσυστοιχίες DNA) τα αποτελέσματα μπορούν να είναι ταχύτατα.


Ένας άλλος τρόπος αναζήτησης του ρόλου των γονιδίων στις ασθένειες είναι η χρήση των χαρτών SNP (πολυμορφισμοί μοναδικών νουκλεοτιδίων). Οι πολυμορφισμοί αυτοί αποτελούν τις διαφορές στο DNA, οι οποίες καθιστούν τον καθένα μας μοναδικό. Με άλλα λόγια, μόνο το 0,1% του γενετικού υλικού μάς κάνει διαφορετικούς. Οι περίπου τρία εκατομμύρια μοναδικοί πολυμορφισμοί, που συμβαίνουν με συχνότητα ένας κάθε χίλιες βάσεις, αν εντοπιστούν πάνω στα χρωμοσώματα, παρέχουν πολύτιμα σημάδια για την ανίχνευση ασθενειών. Αυτοί οι πολυμορφισμοί προκαλούνται με συνεισφορά γονιδίων που έχουν υποστεί μικρές παραλλαγές. Τέτοιες ασθένειες είναι ο διαβήτης, οι καρδιοπάθειες, η σχιζοφρένεια κ.ά. Ήδη από το Σεπτέμβριο του 2000 δημοσιεύτηκε ένας πρώτος χάρτης με 800.000 SNP και η προσπάθεια αυτή συνεχίζεται.

Γονίδια και φάρμακα «νέου τύπου»

Υπάρχει όμως άμεση σχέση ανάμεσα στην ανακάλυψη των γονιδίων και την παρασκευή νέων φαρμάκων. Τα περισσότερα από αυτά τα φάρμακα λειτουργούν αλληλεπιδρώντας με ειδικές πρωτεΐνες του κυττάρου, μεταβάλλοντας την ενεργότητά τους. Η θεραπεία της υπέρτασης, της κατάθλιψης, του πονοκέφαλου, της σχιζοφρένειας και του έλκους γίνεται με τη χρήση φαρμάκων «νέου τύπου», που αλληλεπιδρούν με πρωτεΐνες οι οποίες ονομάζονται υποδοχείς (receptors). Αξίζει να σημειωθεί ότι τα περισσότερα τέτοια φάρμακα πλέον θα είναι προσωπικά και θα αφορούν μόνο στο συγκεκριμένο ασθενή. Έτσι ο ορίζοντας για νέες θεραπείες ασθενειών που δεν αντιμετωπίζονται σήμερα διευρύνεται εξαιρετικά, επειδή ο ρυθμός απομόνωσης νέων υποδοχέων και άλλων σημαντικών πρωτεϊνών αυξάνεται με πολύ μεγάλη ταχύτητα.

Ωστόσο, η έρευνα πρέπει να προστατευτεί από βιασύνη και αμοραλισμό που μπορεί να οδηγήσουν σε μοιραία αποτελέσματα για την ανθρωπότητα. Οι μελέτες πλέον χρηματοδοτούνται όλο και περισσότερο από τον ιδιωτικό τομέα, γεγονός που επιτρέπει στα οργανωμένα οικονομικά συμφέροντα να χρησιμοποιούν τα αποτελέσματα με γνώμονα το κέρδος και να παραβιάζουν τα ευαίσθητα προσωπικά δεδομένα του «βιβλίου της ζωής» του καθενός μας.
Το ζητούμενο δεν είναι αν υπάρχουν καλές ή κακές εταιρείες, καλές ή κακές κυβερνήσεις. Σήμερα, στον αιώνα της παγκοσμιοποίησης, επιβάλλεται η θεσμοθέτηση ενός διεθνούς πλαισίου κανόνων Βιοηθικής. Η συζήτηση έχει ήδη αρχίσει και οι πρώτοι κανόνες είναι σε εφαρμογή. Ο δρόμος θα είναι μακρύς, αλλά πρέπει να καταλήξει σε ένα μηχανισμό που θα περιφρουρεί την έρευνα από απρόβλεπτες συνέπειες και να προστατεύει την ανθρώπινη ύπαρξη από τη «σκοτεινή» πλευρά των κοσμοϊστορικών αυτών ανακαλύψεων.

health.in.gr

Ειδήσεις Σήμερα: