Budeme mít léky na míru?

JANA KUČEROVÁ  |  Věda
Budeme mít léky na míru?

Díky sekvenování lidského genomu už známe diploidní genom dvou lidí. Tím se otevírají naprosto nové možnosti medicíny.Představte si, že byste přišli k lékaři s DVD, na kterém by byla kompletní sekvence vaší DNA, on ho nechal zpracovat počítačem a řekl vám, na jaké nemoci si musíte dát pozor nebo které léky jsou pro vás ty nejvhodnější. Ano, pořadí čtyř nukleotidů A, C, T a G v naší DNA je kódem, který obsahuje téměř všechny odpovědi na to, co se děje uvnitř našeho těla. Zda správně fungují enzymy v játrech, které zpracovávají léky a toxiny, je-li v pořádku imunitní systém, chránící nás před bakteriemi a viry, nebo zda máme zvýšené riziko vzniku některého druhu rakoviny.Poznatky molekulární genetiky (vědy, zabývající se nukleovými kyselinami, jako je DNA) se využívají už dnes.

U mnoha chorob lékaři zjišťují variantu určitých genů, aby mohli odpovídajícím způsobem upravit diagnózu a léčby. Tato vyšetření jsou ovšem nákladná, a proto se běžně provádějí jen u nemocných pacientů a pro konkrétní gen. Ale co když v naší DNA skrytě číhá nemoc, jejímuž propuknutí by se dalo zabránit? Od loňského září existuje člověk, který už celý svůj genom zná a nabídl ho světu. Jmenuje se J. Craig Venter a je to americký vědec a byznysmen. Tým odborníků z jeho laboratoře použil jeho krevní vzorky, aby sestavil a publikoval první kompletní sekvenci genetické informace pro individuálního člověka. Cesta k ní ovšem trvala mnoho let. Nejprve bylo potřeba zjistit, co se doopravdy nachází v našich 23 párech chromozomů.

Genomové závody

V roce 1990 byl pod vedením Jamese D. Watsona, jednoho z objevitelů struktury DNA, zahájen rozsáhlý Projekt lidského genomu (Human Genome Project), který si dal za cíl určit sekvenci všech lidských genů na všech chromozomech za účelem vytvoření referenční „mapy“, na kterou se poté bude možno odkazovat – kostry dalšího výzkumu vlivu jednotlivých genů. Základního kamene našeho poznání sebe samých. Do projektu byli zapojeni vědci z celého světa, trval přes deset let a stál daňové poplatníky tři miliardy dolarů. Zpracována byla DNA mnoha lidí a výslednou mozaiku sekvencí dali vědci veřejně k dispozici. To podstatné měli ale teprve před sebou: identifi kovat v sekvencích geny a určit jejich funkci a vztah k lidským chorobám. Práce na této složce projektu probíhají dodnes.Celosvětové vědecké konzorcium ale nebylo jediné, kdo projevoval o výzkum lidského genomu zájem.

V roce 1998 se rozhodla vytvořit obdobnou vlastní databázi společnost Celera, jejímž prezidentem byl v té době právě Craig Venter. Její vznik zdrojů a výsledky měly být prodány farmaceutickým firmám. Při své práci využili stávající výsledky Projektu lidského genomu a díky nové, rychlejší metodě, kterou sami vymysleli, jim dokončení mapování zbylé části genomu trvalo jen několik let s náklady, které se rovnaly desetině plánovaného rozpočtu Projektu lidského genomu. Vědci, kteří se na něm podíleli, se ale nenechali zahanbit, a použitím stejné metody brzy ztrátu dohnali. Když se pak vlády Spojených států a Anglie dohodly na nutnosti poskytnout lidský genom k dispozici celému světu zcela volně, byl to pro Celeru konec nadějí, že svá genomová data dobře zpeněží. Nakonec se Celera rozhodla své záznamy taktéž zveřejnit. Craig Venter poté z Celery odešel a založil si vlastní institut.

V každém případě bylo výsledkem jejich souboje zmapování kompletního lidského genomu o řadu let dříve, než se původně plánovalo, a metody, používané při jeho zkoumání, se natolik zrychlily a zlevnily, že to, co se nám před lety zdálo jako science-fiction, se zvolna stává skutečností. Zatímco Projekt lidského genomu použil genetickou informaci mnoha různých lidí, Celera využila vzorky jen asi pěti (mezi nimi byl i Craig Venter). Dalším krokem vpřed bylo kompletní zmapování genomu jediného člověka.

Genom Craiga Ventera

Jaký je vlastně největší rozdíl mezi Projektem lidského genomu a počinem vědců z Venterovy laboratoře? První a jednoznačný je skutečnost, že celá publikovaná sekvence je pouze jeho. To ovšem není vše. Každý člověk má totiž všech svých 23 chromozomů v páru, jeden od otce a druhý od matky.Tato sestava se nazývá diploidní, na rozdíl od haploidní – nepárové sestavy, kterou obsahuje například spermie nebo lidské vajíčko.Projekt lidského genomu i Celera se orientovaly jen na haploidní uspořádání, protože druhý z páru obsahuje stejný typ genů, což je pro globální pohled na lidský genom nepodstatné. Pro individuálního člověka to ale je podstatné velmi.

Pokud jsou chromozomy v páru, znamená to, že každý gen je obsažen ve dvou kopiích, a ty se mohou vyskytovat – a často také vyskytují -v různých variantách. Jde o určitou pojistku pro případ, že jeden gen bude obsahovat škodlivou nebo nefunkční verzi. Druhý ho pak může zcela nebo alespoň částečně zastoupit. V našem genomu je takto ukryto mnoho rozličných variant a jejich specifické kombinace mohou přispívat ke vzniku nesčetných onemocnění. Řada z nich ale jen neškodně demonstruje různorodosti v naší genetické informaci nebo jejich souvislost s patologickými stavy nebyla dostatečně prokázána.Genom Craiga Ventera je tedy znám ve své kompletní, diploidní podobě. Vědci se dokonce pokusili o poskládání velké části jeho genů tak, aby se dalo určit, zda daná konkrétní sestava, takzvaný haplotyp, pochází od otce, či matky.

Zajímavým zjištěním přitom bylo, že jednotlivé haplotypy se od sebe odlišují přibližně o 0,5 %, což je daleko větší rozdíl, než bylo dříve odhadováno. Znamená to, že i genetické informace jednotlivých lidí se mezi sebou odlišují mnohem více, než jsme si mysleli.Co tedy genetická sudička nadělila Craigu Venterovi? Z již poměrně širokého výčtu genových variant, zahrnujícího nicméně pouze ty nám prozatím známé a prokázané, vyšly v jeho sekvencích například dispozice k vlhkému typu ušního mazu, ukázalo se zvýšené riziko onemocnění Alzheimerovou chorobou, možnosti kardiovaskulárních problémů či sklony k antisociálnímu chování. Zajímavé je například to, že ačkoli jeho gen pro toleranci laktózy ukazoval, že by ji měl trávit bez problémů, ve skutečnosti doktor Venter laktózu nesnese. Důvodem mohou být další, zatím neznámé geny, které se na jejím trávení také podílejí.

Rozstřílené geny

Jak se vlastně sekvenuje kompletní genom? Už v začátcích Projektu lidského genomu existovalo několik různých metod. Všechny využívaly sekvenátor – přístroj, který dokáže v sekvenci asi 500–800 bází dlouhé určit jejich přesné pořadí. První metoda procházela chromozomy krok za krokem – k osekvenování následujícího kousku byla vždy nezbytně nutná část předcházející sekvence. Protože ale lidský genom čítá víc než tři miliardy bází, šlo o práci, jejíž úspěšné dokončení by trvalo desítky let. Novější způsob ke kompletaci sekvence plně využíval možnosti počítačového zpracování, a byl tedy mnohem rychlejší.

Chromozomy se rozdělily na velké části, poskládané za sebou tak, aby bylo jasné jejich pořadí. Poté byla každá z těchto částí „rozstřílena“ na kousky ještě menší, které bylo už možno sekvenovat. Metoda také dostala název „brokovnicové sekvenování“. Jejím prostřednictvím bylo možné pracovat na mnoha sekvencích současně a celý proces se významně urychlil. Výsledky sekvenování ale musel do větších celků skládat složitý počítačový program. Stejným způsobem sekvenovali i genom Craiga Ventera.

Všechny metody využívaly sekvenátor – přístroj, který dokáže v sekvenci 500 až 800 bází dlouhé určit jejich přesné pořadí. Přečtený Watson V současné době už mají svůj diploidní genom dva lidé. Tím druhým je Venterův názorový rival J. D. Watson. Společnost 454 Life Sciences v roce 2005 po vytvoření zcela revolučního nového typu sekvenovacího přístroje rozhodla, že prvním člověkem s kompletně zmapovaným genomem by měl být právě Watson, jeden z objevitelů struktury DNA a držitel Nobelovy ceny. Dokonce ho J. D. Watsonovi slavnostně předala na dvou DVD o pár měsíců dříve, než Craig Venter publikoval svoji verzi genomu.

Watson tento závod ovšem přesto z oficiálního hlediska prohrál, protože Venterova verze byla nakonec zveřejněna jako první. Nedlouho poté oznámilo několik dalších firem, že budou schopny zjistit až milion známých genových variant za pouhých 1000 dolarů. Nabízejí na svých stránkách vyhledávače a průvodce po vašich genech, možnost hledat své předky a sledovat, jak se geny dědí v rodinách dětí. Odhaduje se, že do pěti let se z této novinky stane běžná záležitost.Pokud jsou chromozomy v páru, znamená to, že každý gen je obsažen ve dvou kopiích, a ty se mohou vyskytovat v různých variantách.

Nejčtenější