Dekódování lidského genomu je ukončeno

Dekódování lidského genomu je ukončeno

Stanovení lidského genomu je nejambicióznějším biologickým projektem, srovnatelným s přistáním člověka na Měsíci. Vědci dnes dosáhli svého cíle: pracovně určili 90 % genomu s přesností na 99,9 %.
Ukončení mezinárodního projektu bylo původně plánováno na rok 2005, ale v květnu roku 1998 Craig Venter, zakladatel soukromé firmy Celera Genomics, ohlásil, že chce sekvenování ukončit do tří let. To přimělo Francise Collinse, ředitele National Human Genome Research Institute, zvýšit tempo. V říjnu 1998 ohlásil, že předběžný výsledek bude mít v roce 2001. Soukromé firmy však drží krok - například Celera patentuje úseky lidské DNA, aby je mohla komerčně využít. Nyní probíhají debaty o tom, zda je tento postup etický či nikoli (viz HN 18. 4. 2000). Zřejmě se budou patentovat pouze ty geny, kde bude prokázáno, jak je využít k léčebným postupům.Veřejné instituce genom průběžně zveřejňují na internetu.

Jak se genom zjišťuje?

Řečeno v kostce: V každé buňce lidského těla se nacházejí stejné chromozomy vytvořené z vláken DNA, které jsou obaleny kolem kuliček z bílkovin. Když se vlákna natáhnou, dosahují délky asi 1,5 metru. Lidský genom se skládá z více než tří miliard písmen, přičemž každé písmeno reprezentuje jedna molekula adeninu (A), cytosinu (C), guaninu (G) nebo thyminu (T). DNA se izoluje a rozštípe na úseky o délce 5 až 10 tisíc písmen, umístí se do malých zkumavek a zmrazí pro další analýzu. Vzorky se postupně rozmrazují a vkládají do bakterie. Buňky bakterie se pomnoží, takže vlastně fungují jako kopírky - počet daných úseků DNA dosáhne miliard. Pak jsou z bakterií extrahovány a upraveny speciálním barvivem, aby byly viditelné pod laserovým světlem. Naplní se do trubiček v přístroji určeném pro sekvenování, který jednotlivá písmena rozpozná a vypíše jejich pořadí. Nakonec počítač identifikuje překrývající se úseky a složí pořadí nukleotidů původní DNA.
Vědci již vědí, že písmena A, T, C a G vytvářejí předpis pro tvorbu bílkovin. Trojice těchtopísmen instruuje mechanismus v buňce, kdy uchopit určitou aminokyselinu a zařadit ji do proteinu - například trojice TGG je pro aminokyselinu tryptofan. Propojením mnoha aminokyselin se vytvoří bílkovina, například žaludeční enzym, který umožní trávit potravu, či hormony, které spouštějí pubertu.

Znalost změní náš život

Zatím nevíme, jak znalost genomu změní náš způsob života, určitě však přinese převrat do léčebných postupů. Již nyní lékaři získávají DNA od pacientů, připojují k nim fluorescentní molekuly a vzorek nanesou na skleněný čip, jehož povrch je pokryt 10 000 známými geny. Laser pak přečte fluoreskující body na čipu. Takové monitorování umožnilo zjistit svalový nádor u chlapce, u něhož se předpokládala leukémie, a tedy byla zahájena správná chemoterapie.
Podle F. Collinse skrínink genomu umožní každému kolem roku 2010 zhodnotit vlastní zdravotní rizika i třeba toleranci organismu vůči kouření nebo vepřovému bůčku. Další genetické objevy spustí záplavu vývoje nových farmak, které budou zacíleny spíše na příčinu nemoci než na její následky. Lékaři budou předepisovat různé léky pro různé pacienty podle jejich genetického profilu. Použití genů jako léku je zřejmě poněkud vzdálenější, ale Collins se domnívá, že se stane rutinou během několika desetiletí. "Kolem roku 2050 se nemoci budou léčit na molekulární úrovni, ještě než se projeví."
Genová terapie spočívá v tom, že se vloží zdravý lidský gen do viru poté, co byla odstraněna jeho původní DNA. Pak se virus člověku vstříkne, vir pronikne do buněk a původní vadný gen nahradí zdravým. Další možností je, že se požadovaný gen neumístí do viru, ale do bakterie, která se rovněž pomnoží. Geneticky pozměněné buňky vytvoří bílkovinu, která je podána jako léčivo.

Geny lze zneškodnit

Některé týmy studují užitečné geny, jiné se snaží zneškodnit ty škodlivé a zabránit jim, aby produkovaly nežádoucí bílkoviny. Aby gen mohl vytvářet bílkoviny, musí být přepsány do molekuly RNA. Přepis vždy začíná v určité spouštěcí oblasti, kterou lze zablokovat rozmístěním falešných spouštěčů. Takto se postup zastaví v nejranější fázi.
Pokud se již vytvoří RNA, slouží jako vzor pro tvorbu bílkovin. Zde lze použít kousky molekul DNA, které se na její úseky naváží a tak zastaví tvorbu bílkovin. Když se ani tento postup nepoužije, je ještě možno na škodlivé bílkoviny navázat syntetické protilátky, a tak je zneškodnit.
Mark Ratain z univerzity v Chicagu říká: "Moje vize je taková, že DNA každého člověka bude sekvenována již při narození, rodiče pak obdrží CD-ROM a lékař jej při předepisování léku použije k optimalizaci léčby."
Možná se tato prognóza jeví jako optimistická, ale trendy tu již existují. Klinické laboratoře provádějí milióny genetických testů ročně. Novorozenci se automaticky kontrolují na srpkovitou anémii či fenylketonurii, metabolické onemocnění způsobující mentální zaostávání. Tyto stavy mají katastrofální následky, ale jejich léčba je úspěšná, když se zjistí včas. Vědci budou vědět, který gen se zapíná, když se hojí zranění, když se u plodu vyvíjí prst, když muži plešatí nebo když nás přepadává stres - a budou také vědět, jak s nimi manipulovat.
Nové testy mohou sdělit členům rodin s vyšším výskytem rakoviny, zda zdědili nepříznivou mutaci, sdělí také, jak budou vnímaví vůči různým druhům léčby. Odborníci odhadují, že 10 až 40 % lidí reaguje na kteroukoli léčbu méně než uspokojivě, mnozí musejí být pro vedlejší účinky hospitalizováni a někteří na ně umírají. Výzkumníci zjišťují, jak předvídat reakce na léčbu astmatu nebo srdečního onemocnění, a vyvíjejí biočipy, které analyzují tisíce genů.

Etické otazníky

Dekódování genomu také přináší morální dilema. Může ho být zneužito při pojišťování nebo při hledání práce? Zaměstnavatelé si přečtou váš genetický profil, ještě než vám nabídnou práci, nebo svou nabídku stáhnou, pokud se jim vaše DNA znelíbí. Zřejmě se nám rovněž dostává do rukou nástroj, který postupně umožní měnit člověka - a pak by rodiče mohli upravovat vlastnosti svých dětí. Vědci jsou totiž na stopě genům, které ovlivňují temperament, stavbu těla nebo schopnost učení.
Bude pak společnost tolerovat ty, kteří vylepšení dětí nebudou požadovat? Někdy však snaha o zlepšení může paradoxně vést ke zhoršení - například gen pro srpkovitou anémii přináší zároveň odolnost vůči malárii. Jsme natolik chytří, abychom vždy věděli, jak vyřazení "špatného" genu ovlivní náš vývoj jako druhu?