Ľudský genóm sa skladá približne z troch miliárd báz (A, C, G, alebo T), ktoré sú v bunkách zoradené do veľmi dlhých postupností, ktoré nazývame chromozómy. Keďže dva ľudské genómy sa líšia v priemere zhruba v jednej z
1 000 báz, na mieste je otázka: Čí ľudský genóm bol vlastne publikovaný v roku 2001?
Odpoveď nie je jednoduchá, genóm vtedy vedci totiž vyskladali z genetického materiálu niekoľkých anonymných darcov. To znamená, že výsledkom bol akýsi spoločný genóm viacerých ľudí, ktorý v skutočnosti nepatrí žiadnemu z nich. Takáto „oficiálna“ verzia ľudského genómu predstavuje šablónu, s ktorou sa všetci môžeme porovnávať a hľadať odlišnosti.
Najčastejšie študovanými odlišnosťami medzi genómami sú takzvané SNP-y (single nucleotide polymorphism) – miesta v genóme, kde sa výrazná časť populácie (povedzme aspoň 5 %) líši od šablóny v jedinej báze. Aj keď sa to zdá málo, jediná kľúčová báza na správnom mieste môže napríklad spôsobiť zmenu farby očí z hnedej na modrú alebo zapríčiniť vážne ochorenie.
Okrem SNP-ov v genómoch jednotlivých ľudí môžu chýbať alebo byť preusporiadané aj dlhšie úseky. Genómy sa líšia aj v počte kópií niektorých opakujúcich sa úsekov. Práve počítanie opakovaní určitých úsekov v genóme sa používa na DNA testovanie otcovstva alebo v kriminalistike.
.osobné genómy
Ako teda môžete zistiť, ako presne vyzerá váš vlastný genóm? Ako prví sa to o sebe dozvedeli v roku 2007 dvaja vedci, ktorých celoživotná práca je úzko spätá s DNA. Jedným z nich je James D. Watson, ktorý so spolupracovníkom Francisom Crickom ako prvý opísal štruktúru DNA, za čo v roku 1962 dostali Nobelovu cenu. Druhý sekvenovaný genóm patrí Craigovi Venterovi, biológovi, ktorý v roku 1995 so svojím tímom ako prvý sekvenoval genóm voľne žijúceho organizmu, baktériu Haemophilus influenzae.
Genómy tých dvoch ľudí sú zverejnené a každý záujemca si ich môže prezerať. Čo však v prípade, že vás cudzia DNA nezaujíma, no radi by ste sa dozvedeli niečo o tej vlastnej? V súčasnosti je sekvenovanie celého genómu pre jednotlivca príliš drahá záležitosť. Sekvenovanie a vyskladanie genómu Jamesa Watsona v roku 2007 stálo takmer milión amerických dolárov.
Ceny sekvenovania genómov však prudko klesajú a možno už o pár rokov bude cena za tú službu pre mnohých prijateľná. Jednou z motivácií ustavične sa znižujúcich cien je istotne aj vyhlásená 10-miliónová odmena (v amerických dolároch) pre prvého, kto sekvenuje sto ľudských genómov za čas nie dlhší ako desať dní, pričom náklady na sekvenovanie jedného genómu nepresiahnu tisíc dolárov.
Na trhu je však už dnes niekoľko spoločností, ktoré zákazníkovi na základe vzorky jeho slín aj za necelých 500 dolárov čosi prezradia. Ľudia sa v genómoch líšia zhruba na desiatich miliónoch SNP-ov a zákazník sa dozvie, ktorá z báz A, T, C, G sa v jeho DNA nachádza približne na pol milióne z týchto pozícií. Tento proces sa nazýva genotypovanie a poskytuje celkový obraz o genóme konkrétneho človeka. So svojím genotypom dostane zákazník od firmy aj vysvetlenie, čo môžu konkrétne bázy v jeho génoch ovplyvňovať a aké dôsledky to môže mať na jeho zdravie.
.dedičné ochorenia
Čo nám teda môže genóm prezradiť o našom zdraví? O niektorých chorobách už dávno vieme, že sú prenášané dedične, a teda že sú spôsobované nejakou zmenou v genóme. Jediná zmena z bázy A na bázu T v géne betaglobínu spôsobuje nebezpečnú kosáčikovú anémiu a už v roku 1978 bol vyvinutý genetický test, ktorý zo vzorky plodovej vody zisťoval, či dieťa bude trpieť touto chorobou.
Pre väčšinu ochorení je však situácia omnoho zložitejšia. Riziko rôznych typov rakoviny závisí od mnohých faktorov, akými sú strava a životný štýl, niektoré vírusové infekcie, alebo životné prostredie. Významnú úlohu však zohráva aj naša genetická výbava.
Napríklad zmeny v dvoch génoch označovaných BRCA1 a BRCA2 výrazne zvyšujú riziko rakoviny prsníka. Spomedzi žien s rakovinou prsníka je však iba 5-10 % prípadov zapríčinených dedičnosťou, a preto sa nevykonáva celoplošné testovanie populácie. Ak sa však v rodine vyskytnú viaceré nádorové ochorenia, je vhodné dať prítomnosť tých mutácií otestovať. V prípade nájdených mutácií lekár potom môže odporučiť častejšie preventívne vyšetrenia, ktoré môžu rakovinu objaviť v skoršom štádiu a tým zvýšiť šancu na vyliečenie.
Vedci predpokladajú, že veľa SNP-ov ovplyvňujúcich naše zdravie ešte nepoznáme. Mnohé z nich môžu byť ťažko identifikovateľné, pretože zvyšujú riziko určitej choroby len veľmi málo, alebo sa ich účinok prejaví len v kombinácii s inými zmenami v genóme.
V roku 2007 boli v časopise Nature publikované výsledky rozsiahlej štúdie, v ktorej genotypovali zhruba pol milióna SNP-ov v genómoch tisícov ľudí z Veľkej Británie. Niektorí z nich boli zdraví, iní trpeli na jednu zo siedmich chorôb (bipolárna afektívna porucha, srdcovo-cievne ochorenie, Crohnova choroba, vysoký krvný tlak, reumatizmus a cukrovka typu 1 a 2). Pre každú chorobu sa v týchto dátach hľadali štatistické korelácie medzi jednotlivými SNP-mi a výskytom choroby u daného človeka (oblasti genómu, v ktorých je tá korelácia najsilnejšia, pravdepodobne ukrývajú gény súvisiace s ochorením). V spomínanom projekte sa vedcom podarilo objaviť 24 veľmi silných korelácií. Skúmaním ešte väčších vzoriek pacientov, prípadne podrobnejšími štúdiami na nájdených úsekoch genómu sa v budúcnosti pravdepodobne podarí objaviť aj ďalšie genetické vplyvy pre tieto choroby.
.genóm a liečba
Ľudia sa už oddávna pokúšajú liečiť rôzne ochorenia prírodnými liečivami. Napríklad lipkavec marinkový, ktorého prítomnosť v lese vám v lete prezradia malé chlpaté bobuľky poprichytávané na šnúrkach od topánok, sa v minulosti používal pri chorobách pečene, pri žltačke a ako uspávací prostriedok, pričom veľké množstvo požitého odvaru mohlo spôsobiť aj smrť. Začiatkom 40. rokov minulého storočia výskumníci z univerzity vo Wisconsine (UW-Medison) vytvorili syntetickú látku warfarín, odvodenú z účinnej látky v lipkavci. Warfarín zabraňuje zrážaniu krvi a vo veľkých dávkach sa používal ako pesticíd proti myšiam a potkanom. Neskôr, začiatkom päťdesiatych rokov, bola tá látka zaradená medzi lieky a dodnes sa používa na prevenciu tvorby krvných zrazenín a na liečbu trombózy.
Lenže warfarín je veľmi citlivý na dávkovanie a pri nasadzovaní lieku lekár musí postupne zvyšovať dávku, kým sa nedosiahne žiadaný účinok. Množstvo lieku, ktoré má človek užívať, závisí aj od toho, aký variant génov CYP2C9 a VKORC1 má vo svojom genóme. Preto ak by mali lekári pri predpisovaní warfarínu možnosť pozrieť sa, ako vyzerá pacientov genóm v týchto génoch, mohlo by to skrátiť alebo úplne odstrániť čas strávený nastavovaním dávkovania.
Znalosť genómu konkrétneho človeka však prináša aj potenciálne riziká. Prestavte si, že uzatvárate životnú poistku. Poisťovací agent sa pozrie na váš genóm a rozhodne sa z poistenia vylúčiť niekoľko typov rakoviny a ďalších chorôb, na ktoré máte zvýšené riziko ochorenia. Alebo vás potenciálny zamestnávateľ odmietne zamestnať, lebo vo vašom genóme máte formu génu asociovanú so zvýšeným rizikom alkoholizmu.
Vzhľadom na technologické obmedzenia taký scenár zatiaľ nie je pravdepodobný, o pár rokov ho však nemožno vylúčiť. Preto s pokrokom vedy treba upravovať aj legislatívu.
V súčasnosti platí na Slovensku Dohovor Rady Európy o ľudských právach a biomedicíne, ktorý zakazuje akúkoľvek diskrimináciu na základe genetického dedičstva. V čase podpisovania tohto dohovoru (apríl 1997) chýbali ešte štyri roky do uverejnenia prvej verzie ľudského genómu a predstava rutinného sekvenovania genómov bola príliš vzdialená realite. Zároveň však bolo jasné, že je to už len otázka času a je potrebné vytvárať jasné pravidlá, ako sa má s týmito informáciami zaobchádzať. V roku 2008, po niekoľkých rokoch fungovania komerčných genotypujúcich spoločností, bol schválený dodatkový protokol týkajúci sa genetických testov pre lekárske účely. Súčasťou tohto protokolu je stanovenie pravidiel ochrany súkromia, práva na doposiaľ známe informácie plynúce z testov, ako aj práva na neinformovanosť (ak si napríklad človek nepraje vedieť, či má vysoké riziko Alzheimerovej choroby). Slovensko doposiaľ nepristúpilo na jeho podpísanie a v súčasnosti tento protokol teda u nás ešte nie je v platnosti.
Autorky sú bioinformatičky.
1 000 báz, na mieste je otázka: Čí ľudský genóm bol vlastne publikovaný v roku 2001?
Odpoveď nie je jednoduchá, genóm vtedy vedci totiž vyskladali z genetického materiálu niekoľkých anonymných darcov. To znamená, že výsledkom bol akýsi spoločný genóm viacerých ľudí, ktorý v skutočnosti nepatrí žiadnemu z nich. Takáto „oficiálna“ verzia ľudského genómu predstavuje šablónu, s ktorou sa všetci môžeme porovnávať a hľadať odlišnosti.
Najčastejšie študovanými odlišnosťami medzi genómami sú takzvané SNP-y (single nucleotide polymorphism) – miesta v genóme, kde sa výrazná časť populácie (povedzme aspoň 5 %) líši od šablóny v jedinej báze. Aj keď sa to zdá málo, jediná kľúčová báza na správnom mieste môže napríklad spôsobiť zmenu farby očí z hnedej na modrú alebo zapríčiniť vážne ochorenie.
Okrem SNP-ov v genómoch jednotlivých ľudí môžu chýbať alebo byť preusporiadané aj dlhšie úseky. Genómy sa líšia aj v počte kópií niektorých opakujúcich sa úsekov. Práve počítanie opakovaní určitých úsekov v genóme sa používa na DNA testovanie otcovstva alebo v kriminalistike.
.osobné genómy
Ako teda môžete zistiť, ako presne vyzerá váš vlastný genóm? Ako prví sa to o sebe dozvedeli v roku 2007 dvaja vedci, ktorých celoživotná práca je úzko spätá s DNA. Jedným z nich je James D. Watson, ktorý so spolupracovníkom Francisom Crickom ako prvý opísal štruktúru DNA, za čo v roku 1962 dostali Nobelovu cenu. Druhý sekvenovaný genóm patrí Craigovi Venterovi, biológovi, ktorý v roku 1995 so svojím tímom ako prvý sekvenoval genóm voľne žijúceho organizmu, baktériu Haemophilus influenzae.
Genómy tých dvoch ľudí sú zverejnené a každý záujemca si ich môže prezerať. Čo však v prípade, že vás cudzia DNA nezaujíma, no radi by ste sa dozvedeli niečo o tej vlastnej? V súčasnosti je sekvenovanie celého genómu pre jednotlivca príliš drahá záležitosť. Sekvenovanie a vyskladanie genómu Jamesa Watsona v roku 2007 stálo takmer milión amerických dolárov.
Ceny sekvenovania genómov však prudko klesajú a možno už o pár rokov bude cena za tú službu pre mnohých prijateľná. Jednou z motivácií ustavične sa znižujúcich cien je istotne aj vyhlásená 10-miliónová odmena (v amerických dolároch) pre prvého, kto sekvenuje sto ľudských genómov za čas nie dlhší ako desať dní, pričom náklady na sekvenovanie jedného genómu nepresiahnu tisíc dolárov.
Na trhu je však už dnes niekoľko spoločností, ktoré zákazníkovi na základe vzorky jeho slín aj za necelých 500 dolárov čosi prezradia. Ľudia sa v genómoch líšia zhruba na desiatich miliónoch SNP-ov a zákazník sa dozvie, ktorá z báz A, T, C, G sa v jeho DNA nachádza približne na pol milióne z týchto pozícií. Tento proces sa nazýva genotypovanie a poskytuje celkový obraz o genóme konkrétneho človeka. So svojím genotypom dostane zákazník od firmy aj vysvetlenie, čo môžu konkrétne bázy v jeho génoch ovplyvňovať a aké dôsledky to môže mať na jeho zdravie.
.dedičné ochorenia
Čo nám teda môže genóm prezradiť o našom zdraví? O niektorých chorobách už dávno vieme, že sú prenášané dedične, a teda že sú spôsobované nejakou zmenou v genóme. Jediná zmena z bázy A na bázu T v géne betaglobínu spôsobuje nebezpečnú kosáčikovú anémiu a už v roku 1978 bol vyvinutý genetický test, ktorý zo vzorky plodovej vody zisťoval, či dieťa bude trpieť touto chorobou.
Pre väčšinu ochorení je však situácia omnoho zložitejšia. Riziko rôznych typov rakoviny závisí od mnohých faktorov, akými sú strava a životný štýl, niektoré vírusové infekcie, alebo životné prostredie. Významnú úlohu však zohráva aj naša genetická výbava.
Napríklad zmeny v dvoch génoch označovaných BRCA1 a BRCA2 výrazne zvyšujú riziko rakoviny prsníka. Spomedzi žien s rakovinou prsníka je však iba 5-10 % prípadov zapríčinených dedičnosťou, a preto sa nevykonáva celoplošné testovanie populácie. Ak sa však v rodine vyskytnú viaceré nádorové ochorenia, je vhodné dať prítomnosť tých mutácií otestovať. V prípade nájdených mutácií lekár potom môže odporučiť častejšie preventívne vyšetrenia, ktoré môžu rakovinu objaviť v skoršom štádiu a tým zvýšiť šancu na vyliečenie.
Vedci predpokladajú, že veľa SNP-ov ovplyvňujúcich naše zdravie ešte nepoznáme. Mnohé z nich môžu byť ťažko identifikovateľné, pretože zvyšujú riziko určitej choroby len veľmi málo, alebo sa ich účinok prejaví len v kombinácii s inými zmenami v genóme.
V roku 2007 boli v časopise Nature publikované výsledky rozsiahlej štúdie, v ktorej genotypovali zhruba pol milióna SNP-ov v genómoch tisícov ľudí z Veľkej Británie. Niektorí z nich boli zdraví, iní trpeli na jednu zo siedmich chorôb (bipolárna afektívna porucha, srdcovo-cievne ochorenie, Crohnova choroba, vysoký krvný tlak, reumatizmus a cukrovka typu 1 a 2). Pre každú chorobu sa v týchto dátach hľadali štatistické korelácie medzi jednotlivými SNP-mi a výskytom choroby u daného človeka (oblasti genómu, v ktorých je tá korelácia najsilnejšia, pravdepodobne ukrývajú gény súvisiace s ochorením). V spomínanom projekte sa vedcom podarilo objaviť 24 veľmi silných korelácií. Skúmaním ešte väčších vzoriek pacientov, prípadne podrobnejšími štúdiami na nájdených úsekoch genómu sa v budúcnosti pravdepodobne podarí objaviť aj ďalšie genetické vplyvy pre tieto choroby.
.genóm a liečba
Ľudia sa už oddávna pokúšajú liečiť rôzne ochorenia prírodnými liečivami. Napríklad lipkavec marinkový, ktorého prítomnosť v lese vám v lete prezradia malé chlpaté bobuľky poprichytávané na šnúrkach od topánok, sa v minulosti používal pri chorobách pečene, pri žltačke a ako uspávací prostriedok, pričom veľké množstvo požitého odvaru mohlo spôsobiť aj smrť. Začiatkom 40. rokov minulého storočia výskumníci z univerzity vo Wisconsine (UW-Medison) vytvorili syntetickú látku warfarín, odvodenú z účinnej látky v lipkavci. Warfarín zabraňuje zrážaniu krvi a vo veľkých dávkach sa používal ako pesticíd proti myšiam a potkanom. Neskôr, začiatkom päťdesiatych rokov, bola tá látka zaradená medzi lieky a dodnes sa používa na prevenciu tvorby krvných zrazenín a na liečbu trombózy.
Lenže warfarín je veľmi citlivý na dávkovanie a pri nasadzovaní lieku lekár musí postupne zvyšovať dávku, kým sa nedosiahne žiadaný účinok. Množstvo lieku, ktoré má človek užívať, závisí aj od toho, aký variant génov CYP2C9 a VKORC1 má vo svojom genóme. Preto ak by mali lekári pri predpisovaní warfarínu možnosť pozrieť sa, ako vyzerá pacientov genóm v týchto génoch, mohlo by to skrátiť alebo úplne odstrániť čas strávený nastavovaním dávkovania.
Znalosť genómu konkrétneho človeka však prináša aj potenciálne riziká. Prestavte si, že uzatvárate životnú poistku. Poisťovací agent sa pozrie na váš genóm a rozhodne sa z poistenia vylúčiť niekoľko typov rakoviny a ďalších chorôb, na ktoré máte zvýšené riziko ochorenia. Alebo vás potenciálny zamestnávateľ odmietne zamestnať, lebo vo vašom genóme máte formu génu asociovanú so zvýšeným rizikom alkoholizmu.
Vzhľadom na technologické obmedzenia taký scenár zatiaľ nie je pravdepodobný, o pár rokov ho však nemožno vylúčiť. Preto s pokrokom vedy treba upravovať aj legislatívu.
V súčasnosti platí na Slovensku Dohovor Rady Európy o ľudských právach a biomedicíne, ktorý zakazuje akúkoľvek diskrimináciu na základe genetického dedičstva. V čase podpisovania tohto dohovoru (apríl 1997) chýbali ešte štyri roky do uverejnenia prvej verzie ľudského genómu a predstava rutinného sekvenovania genómov bola príliš vzdialená realite. Zároveň však bolo jasné, že je to už len otázka času a je potrebné vytvárať jasné pravidlá, ako sa má s týmito informáciami zaobchádzať. V roku 2008, po niekoľkých rokoch fungovania komerčných genotypujúcich spoločností, bol schválený dodatkový protokol týkajúci sa genetických testov pre lekárske účely. Súčasťou tohto protokolu je stanovenie pravidiel ochrany súkromia, práva na doposiaľ známe informácie plynúce z testov, ako aj práva na neinformovanosť (ak si napríklad človek nepraje vedieť, či má vysoké riziko Alzheimerovej choroby). Slovensko doposiaľ nepristúpilo na jeho podpísanie a v súčasnosti tento protokol teda u nás ešte nie je v platnosti.
Autorky sú bioinformatičky.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.