Geny - gdzie ta rewolucja?

Mija dziesięć lat od chwili odkodowania ludzkiego genomu. Co wyczytaliśmy z Księgi Życia? Okazała się bestsellerem czy totalną klapą?
Francis Collins, obecny dyrektor amerykańskich Narodowych Instytutów Zdrowia, jeden z dwóch naukowców - obok Craiga Ventera, który pracował oddzielnie - którzy odczytali ludzki genom: - 26 czerwca 2000 roku Venter i ja staliśmy przed prezydentem USA Billem Clintonem. W tym samym pokoju Białego Domu, gdzie podróżnicy Meriwether Lewis i William Clark pokazali mapę Terytoriów Północnych ówczesnemu prezydentowi Thomasowi Jeffersonowi.

- Spotkaliśmy się, żeby obejrzeć mapę o jeszcze większym znaczeniu dla ludzkości. Otwierała się dla nas nowa era - posiedliśmy moc uzdrawiania. Genetyka zrewolucjonizuje medycynę i wyleczy nas z większości, choć nie ze wszystkich chorób - grzmiał prezydent Clinton.

- Jako współautor pracy czułem się bardzo uhonorowany, ale też zakłopotany - wspomina Collins. - To, co mieliśmy w ręku, nie miało żadnej zdolności leczenia - wymagało wielu analiz i badań, a naukowe publikacje opisujące nasze odkrycie ukazały się dopiero osiem miesięcy później.

Każdy wtedy zadawał sobie pytanie: Kiedy ta rewolucja nastąpi?

Ja też na własny użytek spisałem własne przewidywania na rok 2010.

Oto one:

- genetyczne testy diagnostyczne na co najmniej 12 różnych chorób będą powszechnie dostępne;

- będziemy potrafili zmniejszyć ryzyko zachorowania na kilka z tych chorób;

- wielu lekarzy pierwszego kontaktu będzie korzystało z medycyny opartej na genetyce;

- diagnostyka preimplantacyjna [badanie zarodka podczas zapłodnienia in vitro, przed wszczepieniem go do macicy] będzie powszechnie dostępna, a w kwestii jej potencjalnych ograniczeń będzie toczyła się burzliwa dyskusja;

- w USA pojawią się zakazy związane z genetyczną dyskryminacją;

- kraje rozwijające się nie będą miały dostępu do medycyny opartej na genetyce.

I co? Nie sprawdziło się żadne z moich przewidywań, może poza ostatnim. Genetyka nie straciła jednak mocy i ciągle ma potencjał.

Co według Collinsa i Ventera udało się osiągnąć przez te dziesięć lat?

- nastąpił ogromny postęp w technologiach odczytujących DNA i - co za tym idzie - drastyczny spadek ceny za te usługi. Między rokiem 1999 a 2009 zmniejszyła się ona aż 14 tys. razy;

- odczytaliśmy pełną informację genetyczną 14 gatunków ssaków, a także dziesiątek bezkręgowców, grzybów, roślin i mikroorganizmów. Razem liczba zsekwencjonowanych organizmów przekroczyła już 200;

- rozwój genetyki zmienił pracę ewolucjonistów - wiele wcześniejszych teorii i powiązań pomiędzy gatunkami nie potwierdziło się w genach;

- do dziś uczeni udostępnili nauce genomy 13 osób. W przyszłym roku naukowcy będą gotowi do opublikowania bardzo dokładnych danych z projektu "Tysiąc genomów". Są to sekwencje tysiąca osób, których przodkowie pochodzą z Europy, Azji i Afryki.

Mukowiscydoza w kilka dni

Genetyka rozwija się dziś w dwóch kierunkach.

Jeden to odczytywanie jak największej ilości ludzkiego materiału genetycznego, by mieć bazę do porównań. Na razie z tych porównań niewiele wynika - istnieje wiele różnych czynników mogących u konkretnych osób wywołać raka, chorobę układu krążenia czy cukrzycę. Nie wiadomo zatem, czego w zasadzie szukać.

Drugi kierunek jest jeszcze trudniejszy - trzeba znaleźć odpowiedzi na pytania, jakie jeszcze funkcje pełni w naszym organizmie DNA. Wielu rzeczy wciąż nie wiemy, bo też wiele z nich kryje się poza genami.

Nasze skłonności do chorób w większości wcale nie znajdują się w genach, których mamy tylko 20 tys. Mysz ma ich 30 tys., a ryż 50 tys. Skarby są w tym, co uczeni nazywają ciemną materią DNA. Materiale, który na pierwszy rzut oka jest śmietnikiem i niczego nie koduje. A jak mamy szukać informacji na takim śmietniku? Na dokładkę nie wiemy, co jest śmieciem, a co nie.

Nadziei trzeba upatrywać w postępie technologicznym. - Kiedy szukałem genu odpowiedzialnego za nieuleczalną chorobę - mukowiscydozę [został on odkryty w 1989 r.], zajęło mi to wiele lat, i pochłonęło 50 mln dol. - opowiada Collins, były szef Projektu Ludzkiego Genomu (Human Genome Project, HGP) - Dziś mógłby to zrobić w kilka dni dobry doktorant mający dostęp do internetu, odpowiednie próbki DNA, trochę niedrogich odczynników i dwa proste urządzenia. To niewiarygodne - ekscytuje się uczony.

Jednak to, czego najbardziej brakuje, to korzyści z tego wszystkiego dla medycyny klinicznej. Wprawdzie pojawiło się kilka nowych leków na raka i testy, które pozwalają przewidzieć, jak dany pacjent zareaguje na leczenie (dotyczy to 12 obecnych na rynku leków), ale to wciąż mało.

Bakterie najważniejsze?

Craig Venter jak zwykle jest w opozycji do HGP, z którego odszedł w trakcie badań, zakładając własną firmę: - Przy odczytywaniu ludzkiego genomu od początku popełniono kilka poważnych błędów, które miały przełożenie na cały projekt. M.in. poskąpiono pieniędzy na odczytanie pełnego zestawu ludzkich chromosomów [odczytano tylko połowę od jednego z rodziców]. Poza tym założono, że trzeba armii ludzi i wielu lat badań, by coś osiągnąć. Myślano stereotypowo, nie pozwalano sobie na odstępstwa i szukanie nowych technologii. A to od nich trzeba było zacząć. Leroy Hood, konstruktor pierwszej maszyny do odczytywania DNA, powiedział, że był to raczej ekwiwalent Forda A, który wymagał dopiero udoskonalenia.

Venter odszedł z HGP w 1994 roku sfrustrowany skostniałymi poglądami kolegów i małym postępem pracy. Dziś chwali się: - Opracowaliśmy nową metodę, która pozwoliła nam odczytać genom bakterii w zaledwie trzy miesiące. I mimo że okrzyknięto naszą metodę kontrowersyjną [zarzucano jej ogromną niedokładność], została ona zastosowana w prawie każdym przypadku sekwencjonowania po 2001 roku.

Czego potrzebuje Venter, by wejść na drogę oczekiwanej rewolucji? Superkomputera do porównań tysięcy DNA, działającego tysiąc razy szybciej niż obecne. I tego, co od dawna stało się jego konikiem - odczytania informacji zawartej w bakteriach. Bez nich przecież człowiek by nie istniał.

Robert Weinberg, genetyk z Massachusetts Institute of Technology w USA, sceptyczny wobec mody na genetykę: - Nie mamy zbyt wiele do pokazania, jeśli chodzi o genetykę raka, mimo ogromu czasu i funduszy na to poświęconych. Rozwój nauki oparty jedynie na porównaniach nie zawsze ma sens. Trzeba pamiętać o starej dobrej metodzie stawiania hipotez i sprawdzania ich, a nie strzelać w ciemno.

Nie zgadza się z tym Todd Golub, dyrektor Programu Zwalczania Raka w Broad Institute w USA: - Leki oparte na badaniach genetycznych mają ogromny wpływ na zdrowie i życie wielu pacjentów. Widzę ich przewagę nad tradycyjnymi metodami dążenia do celu. Weźmy przykład Glivecu, chyba najsłynniejszego leku będącego dzieckiem medycyny opartej na genetyce. Lek ten jest teraz w USA standardem w leczeniu przewlekłej białaczki szpikowej, choroby, którą dawniej można było wyleczyć tylko za pomocą przeszczepu szpiku kostnego. Glivec zażywany w postaci tabletki z kilkoma tylko objawami niepożądanymi prawie podwaja szansę chorych na przeżycie pięciu lat od rozpoznania choroby.

Ostatnia dekada to istny szał szukania leków za pomocą genetyki. Wygląda to tak: firma zaczyna polowanie zakrojone na szeroką skalę - szuka genów, które są często zmutowane w danym nowotworze złośliwym. Gdy tylko coś znajdzie, natychmiast zaczyna tworzyć leki, które mają wpływać na zmutowane geny, najczęściej blokować zbyt dużą produkcję jakiegoś białka.

- Zarzuca się koncernom, że często tworzą leki bez zrozumienia biologii, jaka się za nimi kryje - tłumaczy Todd Golub. - Nie wiedząc nawet do końca, dlaczego dana mutacja jest szkodliwa. Ale jednak kilka takich strzałów zaowocowało skutecznymi środkami. Tak stało się w rakach układu pokarmowego, płuc i czerniaku.

Często podczas takiego polowania ubija się zupełnie niespodziewaną zwierzynę - chodzi o geny, które wcześniej w żaden sposób nie były wiązane z nowotworami.

Wyprodukować skuteczny lek jest dziś bardzo trudno. Jedną ze zwycięskich firm jest Human Genome Sciences Inc., która opracowała nowy środek na toczeń (jeszcze nie wszedł na rynek). Jest to pierwszy nowy lek na tę autoimmunologiczną chorobę od 50 lat. Ale takich szczęściarzy jest mało. Firmy farmaceutyczne powoli zaczynają się odwracać od genetyki. - Droga leku na rynek trwa zbyt długo, bo aż 10-15 lat - mówi szef genetyczny Glaxo. - Prawdę mówiąc, od dawna nie było tak złej dekady w tworzeniu nowych środków. Ludzie poparzyli sobie palce.

Ani szczupły, ani atletyczny

Dzięki badaniom genetycznym Collins dowiedział się, że ma predyspozycje do cukrzycy typu 2, czego nigdy nie podejrzewał: - Moja rodzina zawsze była szczupła i atletycznej budowy.

Co może zrobić? Co najwyżej schudnąć, ale na razie nie ma na sposobu na zmniejszenie ryzyka zachorowania.

- To samo mogę stwierdzić, patrząc na historię rodziny, i przy okazji nic za to nie płacę - mówi.

Spójrzmy, czy ma rację. Według raportu Reutersa dzisiaj w USA są dostępne:

- test krwi, który może powiedzieć, czy rak jelita grubego i piersi u pacjenta będzie dawał przerzuty lub powróci;

- testy, które potrafią ocenić, czy w przypadku raka piersi kobieta odniesie korzyści z danej chemioterapii;

- testy potrafiące "wyłowić" osoby, które słabo reagują na dwa leki przeciwzakrzepowe ratujące życie.

To w zasadzie wszystko.

- Koszt odczytywania materiału genetycznego spada, ale za to zalewa nas fala informacji, która przeciąża umysły uczonych i dyski komputerów. Niewiele z tego wynika - martwi się Collins.

Złośliwi dziennikarze wytykają mu jednak, że gdy dowiedział się o ryzyku cukrzycy, nie był już ani szczupły, ani atletyczny. A w jego rodzinie nie było historii cukrzycy.

A zatem? Czy już niedługo genetyka okaże się lekiem na wszystko?

Więcej o: