Rozluštění záhad lidské genetiky

OD DOPISOVATELE PROBUĎTE SE! V BRITÁNII

„PRVNÍ ‚velký vědecký‘ projekt v oblasti biologie“, šestý ze „sedmi divů současného světa“. Oba tyto popisy se týkají projektu Lidský genom (Humane Genome Project), mezinárodního úsilí zaměřeného na „dekódování“ člověka. Co je to genom? Je to souhrn všech složek vaší genetické soustavy. Jednu část jste zdědili po otci a druhou část po matce. Nyní však patří pouze vám.

Genetikové Sir Walter Bodmer a Robin McKie nazývají projekt Lidský genom „knihou člověka“. Číst tuto knihu však vůbec není snadné. „Lidé nikdy neobjeví soubor důležitějších instruktážních knih,“ tvrdí James Watson, jeden z vědců, kteří se zasloužili o objevení stavby molekuly DNK, jež je nyní tak známá. „Když se genetické informace zakódované v naší molekule DNK nakonec přeloží,“ říká, „poskytnou konečné odpovědi na to, jaké chemické látky podporují existenci člověka.“

Jsou lidé, kteří projektu Lidský genom věří, a jsou lidé, kteří jsou k němu skeptičtí. Tak je to s každým velkým a nákladným vědeckým projektem. „Projekt Genom by mohl značně narušit soukromí,“ upozorňuje vědecký spisovatel Joel Davis, „nebo by mohl být mimořádnou vstupní branou k obnovenému životu, ke zdraví a k léčení.“ Joel Davis se však domnívá, že i když bude výsledek projektu Genom jakýkoli, „dojde k naprosté změně v oblasti genetiky“ a „může být zcela přetvořena podstata Homo sapiens“. O tom byl pevně přesvědčen George Cahill, který v roce 1989 jako viceprezident Lékařského institutu Howarda Hughese prohlásil: „[Dekódováním lidského genomu] se dozvíme všechno. Evoluce, nemoci — všechno bude založeno na tom, co je nahráno na té úžasné pásce zvané DNK.“

Mamutí úkol

V roce 1988 vytvořila mezinárodní skupina vědců organizaci HUGO (Human Genome Organization). Jejím cílem je koordinovat v účastnických zemích práci vědců, kteří se zabývají výzkumem genomu. HUGO má k dispozici asi 3,5 miliardy dolarů na to, aby vědci vložili výsledky své práce do počítačové databáze. Počítače nyní každý den přečtou tisíce částí genomu. Genom je ale tak složitý, že vědci nepředpokládají, že by se jim ho podařilo dekódovat dříve než někdy v 21. století. Časopis Scientific American odhaduje, že kdyby byl genom vydán jako kniha, zabralo by její přečtení „třetinu života“.

Po mnoha diskusích se vědci dohodli na následující strategii. Nejdříve chtějí zmapovat genom, aby zjistili, kde je našich 100 000 genů umístěno. Dále doufají, že pomocí procesu, který je znám jako sekvenování genomu, objeví pořadí stavebních kamenů, z nichž se každý z genů skládá. Konečným cílem vědců je sekvenovat dalších 95 až 98 procent našeho genetického materiálu.

Jestliže se vědcům podaří toho všeho dosáhnout, bude pak odhaleno všechno, co lze o lidském životě poznat? Obsahuje genom ‚soubor nejdůležitějších instruktážních knih‘, jaké kdy člověk objevil? Ukáže projekt Lidský genom, jak odstranit všechny lidské nemoci? Těmito otázkami se zabývají následující články.

Co z vás dělá to, čím jste

DŘÍVE než začal projekt Lidský genom, měli vědci o naší genetické soustavě hodně informací. Tisk ohlašuje nové a nové objevy toho, co z nás, jak se vědci domnívají, dělá to, čím jsme. V novinách se často objevují takové pojmy jako „geny“, „chromozómy“ a „DNK“. Projekt Lidský genom se nyní na tomto základu snaží stavět a dešifrovat celý náš genetický kód.

Než se zamyslíme nad tím, jak to vědci dělají, přečtěte si laskavě rámeček „Váš genetický program“. Rámeček je na straně 6 tohoto časopisu.

Určení pozice genů

Jak jsme se již zmínili v předchozím článku, prvním cílem projektu Lidský genom je zjistit, kde na chromozómech jsou naše geny umístěny. Jeden výzkumník v oblasti genetiky to přirovnává k „hledání přepálené žárovky v domě, který je v neznámé ulici v neznámém městě v cizí zemi, když nemáme adresu“. Časopis Time tvrdí, že tento úkol je „tak obtížný, jako najít telefonní číslo, když neznáme adresu nebo příjmení“. Jak tedy vědci tento problém řeší?

Výzkumníci studují rodiny, aby lokalizovali ty geny, jež určují dědičné charakteristiky a známé znaky a vnímavosti. Na úsecích jednoho z našich chromozómů objevili například geny způsobující barvoslepost, hemofilii a rozštěp patra. Říká se tomu mapování genetických vazeb. Tyto mapy jsou velmi nepřesné — ukazují umístění genů až na pěti milionech párů bází.

Vědci se snaží vytvořit fyzickou mapu, aby se lokalizace genů na chromozómech zpřesnila. Jedna metoda spočívá v tom, že se kopie DNK rozbijí na různě velké části a na nich se potom zkoumají sekvence (pořadí) zvláštních genetických markerů. Je samozřejmé, že čím více kousků DNK vědci mají, tím obtížnější je jejich roztřídění. Časopis New Scientist vysvětluje, že přirovnáte-li každý fragment DNK ke knize, která je na zřetelně označené polici v knihovně, pak se lokalizace genu podobá „spíše nalezení citátu v jediné knize, než nutnosti prohledat celou knihovnu“. Tyto fyzické mapy omezují hledání genů na 500 000 párů bází. Koncem roku 1993 vytvořil tým vědců vedený dr. Danielem Cohenem z Center for the Study of Human Polymorphism (Středisko pro studium polymorfismu člověka) v Paříži to, co časopis Time nazval „první kompletní mapou lidského genomu — i když ne ještě přesnou“.

Dalším cílem projektu je vytvořit přesný seznam sekvencí chemických látek, z nichž se skládá každý z našich 100 000 genů, a dalších částí genomu. Vědci zdokonalují své schopnosti číst DNK. Zjišťují však, že genom je mnohem složitější, než předpokládali.

Čtení genomu

Geny činí jen 2 až 5 procent našeho genomu. Zbývající část genomu se často označuje jako „odpadní DNK“. Někteří vědci se kdysi domnívali, že tyto takzvané zbytečné sekvence se náhodně vyvinuly během evolučního procesu. Nyní jsou vědci toho názoru, že některé z těchto negenových oblastí regulují strukturu DNK a obsahují instrukce, které chromozómy potřebují k tomu, aby se mohly kopírovat během buněčného dělení.

Vědci se už dlouho zajímají o to, co geny „zapíná“ a „vypíná“. Časopis New Scientist uvádí, že až 10 000 našich genů by mohlo určovat kód pro produkci proteinů zvaných transkripční regulátory. Několik takových proteinů se zřejmě spojí a zapadne do rýhy v DNK jako klíč do zámku. Když se tyto proteiny dostanou na patřičné místo, potom sousední geny buď aktivují (zapínají), nebo jejich činnost potlačují.

Dále existují takzvané „koktající“ geny, které obsahují mnoho opakování částí chemického kódu. Jeden z těchto genů obsahuje běžně 11 až 34 opakování trojice CAG — sekvence tří nukleotidů, která určuje konkrétní aminokyselinu. Jestliže se v genu tato trojice opakuje více než třicet sedmkrát, způsobuje to degenerativní mozkovou poruchu zvanou Huntingtonova chorea.

Uvažujte také co může způsobit změna jednoho písmene v genu. Špatné písmeno v sekvenci 146 písmen v jedné ze dvou složek hemoglobinu vyvolává srpkovitou anémii. Tělo má sice korekční mechanismus, který kontroluje věrnost DNK při buněčném dělení, ale v tomto systému může dojít k chybě. Podle některých zpráv, taková chyba snad způsobuje rakovinu tlustého střeva. Příčinou mnoha dalších nemocí, například cukrovky a srdečních chorob, není pouze jedna genetická vada. Tyto nemoci jsou výsledkem součinnosti mnoha defektních genů.

Přepis genomu

Lékaři očekávají, že jim projekt Lidský genom poskytne informace, které jim pomohou diagnostikovat a léčit mnohé lidské nemoci. Vyvinuli již testy, které odhalují abnormality v určitých genových sekvencích. Někteří vědci se obávají, že lidé, kteří nemají žádné zábrany, genetické testování použijí k uskutečňování cílů eugeniky. V současné době se většina lidí staví proti terapii na úrovni zárodečné buňky, jež spočívá v úpravě genů v buňce spermatu a vajíčka. Dokonce i dvojice uvažující o reimplantaci geneticky normálního embrya, které vzniklo oplodněním vajíčka ve zkumavce, stojí před rozhodnutím, co bude s těmi embryi, která pro vpravení do dělohy nebyla vybrána. Přemýšliví lidé navíc mají obavy z toho, co bude pro nenarozené děti znamenat diagnóza, která odhalí zřejmou genetickou vadu. Mnoho lidí se obává, že genetické mapování dospělých bude znamenat změny v jejich zaměstnání, v podporách, které budou dostávat, a v možnostech pojištění. Znepokojující je také problém genetického inženýrství.

„Nestačí jim, že knihu života čtou,“ uvádí The Economist, „chtějí do ní také psát.“ Jednou z možností, jak to lékaři mohou dokázat, je použití retrovirů. Virus lze považovat za skupinu genů v chemickém obalu. Vezměme virus, který působí na lidi. Vědci odstraní geny, které virus potřebuje ke své reprodukci, a nahradí je zdravou verzí pacientových defektních genů. Když se virus injektuje do těla, pronikne do příslušných buněk, a defektní geny nahradí zdravými geny, které nese.

Vědci nedávno uveřejnili zprávu o jedné jednoduché léčbě. Vychází z objevení genu, který může chránit před rakovinou kůže. Tento gen má pouze jeden člověk z dvaceti, a proto se vědci snaží gen přidat do krému, který by ho vpravil do kožních buněk. Gen v těchto buňkách spustí produkci enzymů, o nichž se lékaři domnívají, že ničí toxiny, které napadají tělo a způsobují rakovinu.

Tyto postupy jsou sice úžasné, ale využívání genetického inženýrství je omezeno přísnými kontrolami. Vědci totiž zápasí s obavami veřejnosti z toho, jaké následky by genetické inženýrství mohlo mít.

O složitém lidském genomu zbývá objevit ještě mnoho. Genetik Christopher Wills říká: „Neexistuje pouze jediný lidský genom. Je jich pět miliard — jeden genom pro každou lidskou bytost na planetě.“ Váš genom o vás odhaluje mnoho věcí. Ale říká všechno?

Odhaluje váš genom všechno?

Někteří lidé se domnívají, že geny jsou malí diktátoři, kteří nás nutí jednat tak, jak jednáme. Nedávné zprávy v tisku totiž uváděly, že byly objeveny geny, o nichž si mnozí myslí, že způsobují schizofrenii, alkoholismus, a dokonce i homosexualitu. Mnoho vědců však doporučuje, abychom vzhledem k těmto možným spojitostem byli opatrní. Genetik Christopher Wills například píše, že v některých případech určité varianty genů prostě „způsobují, že jejich nositelé jsou náchylní k alkoholismu“. V londýnském listu The Times byl uveřejněn názor molekulárního genetika Deana Hamera, který se vyjádřil, že lidská sexualita je příliš složitá na to, aby ji určoval jediný gen. Publikace 1994 Britannica Book of the Year uvádí: „Nebyl identifikován žádný specifický gen, který by vyvolával homosexualitu, a dosavadní práce v tomto ohledu by museli potvrdit další vědci.“ Časopis Scientific American píše: „Je nesmírně obtížné vymezit charakteristiky chování, a prakticky každé tvrzení, že jejich základ je v genetice, lze také vysvětlit jako vliv prostředí.“

Je zajímavé, že v seriálu televize BBC Cracking the Code (Luštění kódu) genetik dr. David Suzuki vyjádřil domněnku, že „naše osobní okolnosti, náboženství, a dokonce i to, jakého jsme pohlaví, mohou znamenat změnu v tom, jak na nás naše geny působí . . . To, jak nás geny ovlivňují, závisí na našich okolnostech.“ Doktor Suzuki proto varuje: „Čtete-li v tisku, že vědci objevili gen vyvolávající alkoholismus, zločinnost, gen ovlivňující inteligenci nebo cokoli jiného, neberte to tak úplně vážně. K tomu, aby vědci mohli říci, jak na někoho určitý gen působí, by potřebovali vědět všechno o prostředí, v jakém ten člověk žije, a ani to by ještě nemuselo stačit.“

Opravdu, nestačí to, protože vás může ovlivnit ještě další činitel. Následující článek rozebírá, co je tímto činitelem a jak vás může ovlivnit k vašemu dobru.

[Nákres na straně 6 a 7]

Váš genetický program

• Vaše tělo tvoří asi sto bilionů buněk a většina z nich obsahuje váš kompletní genetický program. (Vaše červené krvinky však nemají jádro, a proto genetický program neobsahují.)

• Vaše buňky jsou složité struktury, které se podobají městům s průmyslovými podniky, s místy, kde se uchovává energie, a s přesně vymezenými cestami, jež vedou do buňky a z buňky. Instrukce přicházejí z buněčného jádra.

• Jádro vašich buněk, sídlo vašeho genetického programu, je možné přirovnat k radnici, kde místní správní úřady obvykle mají plány budov, které se v dané oblasti staví. Aby tyto budovy mohly být postaveny, musí někdo objednat materiál, obstarat potřebné nástroje a zařízení pro provedení prací a zorganizovat stavbaře.

• Vaše chromozómy nesou váš genetický program. Kdyby se těchto 23 párů molekul DNK, které tvoří těsnou spirálu, rozmotalo a napojilo na sebe, byly by tak dlouhé, že by asi 8000krát dosáhly k měsíci a zpět!

• Vaše DNK má „postranice“ spojené dvojicemi chemických látek zvaných báze, které se podobají příčlím žebříku stočeného do spirály. Báze adenin (A) se vždy páruje s thyminem (T) a cytosin (C) s guaninem (G). Rozdělíte-li DNK připomínající žebřík tak, jako byste rozepínali zip, odhalíte genetický kód vyjádřený těmito čtyřmi písmeny A, C, G a T.

• Vaše ribozómy podobné pohyblivým továrnám se připojují ke čtení zakódované informace RNK (ribonukleová kyselina). Během čtení seřazují dohromady různé sloučeniny, kterým se říká aminokyseliny. Ty tvoří proteiny, jež přispívají k tomu, že jste tím, čím jste.

• Vaše geny jsou úseky DNK, které poskytují šablony, podle nichž se vytvářejí stavební kameny těla — proteiny. Tyto geny určují vaši vnímavost k některým nemocem. Chemické nástroje zvané enzymy „rozepnou“ nějaký úsek DNK, aby vaše geny mohly přečíst. Jiné enzymy potom „čtou“ svou cestu podél genu a během čtení vytvářejí doplňkové série bází rychlostí 25 bází za sekundu.

[Rámeček na straně 8]

Genetické testování

Z lidské tkáně se extrahuje část DNK a rozbije se na fragmenty. Ty se vloží do gelu a nechá se na ně působit elektrický proud. Výsledné skvrny se potom přenesou na tenkou nylonovou membránu. Přidá se radioaktivní genová sonda a obsah membrány se vyfotografuje. Výsledkem je otisk DNK.

Vaše budoucnost — Jaká může být?

O NEMOCECH, kterými člověk může onemocnět, studium lidského genomu již odhaluje hodně. Je ale možné takové nemoci léčit, a dokonce jim předcházet?

Čím více se výzkumníci dozvídají o genomech rostlin, zvířat a lidí, tím budou mít více možností, aby vyvinuli léky a způsoby, kterými lze nemoci léčit, tvrdí londýnský list The Times. Přesto, jak uvádí časopis Industry Week, vědci vybízejí k opatrnosti, protože tento postup „by mohl být za stanovením diagnózy opožděn o 20 až 50 let“. Tato situace, jak tvrdí biochemik profesor Charles Cantor, člověka „vlastně . . . zbavuje veškeré naděje“. Ale nemusí to tak být.

Bible jasně slibuje, že všechny nemoci přestanou existovat. „[Bůh jim] setře . . . každou slzu z očí a smrt již nebude a nebude již ani truchlení ani křik ani bolest,“ píše se ve Zjevení 21:4. Podaří se to genetikům uskutečnit pomocí toho, co časopis The Christian Century nazývá „genetické spolutvoření“? Splnění uvedeného biblického proroctví nezávisí ani na dokončení projektu Lidský genom, ani na nějakém „genetickém spolutvoření“, ani na postupném zlepšování našeho životního prostředí. Jistota splnění tohoto slibu spočívá výlučně na Boží činné síle, Božím svatém duchu.