Amitől te „te” vagy

MIELŐTT az „emberi genomprogram” megkezdődött volna, a tudósok sok mindent megtudtak genetikai felépítésünkről. Éppen ezért, amikor a sajtó felfedezést felfedezés után jelent be, gyakran feltűnnek a beszámolókban olyan kifejezések, mint például „gének”, „kromoszómák” és „DNS”; amiről a tudósok úgy gondolják, éppen ezek tesznek bennünket azzá, amik vagyunk. Az „emberi genomprogram” most ezekre az alapokra próbál építeni és megkísérli elolvasni teljes genetikai kódunkat.

Mielőtt megnézzük, hogyan végzik ezt a tudósok, kérünk, olvasd el a „Tervrajzod” című bekeretezett részt e folyóirat 6. oldalán.

A gének helyének meghatározása

Ahogy említettük az előző cikkben, az „emberi genomprogram” első célkitűzése az volt, hogy feltérképezzék a gének pontos helyét a kromoszómáinkban. Az egyik „génvadász” ahhoz hasonlította ezt, mintha „egy kiégett villanykörtét keresnénk egy cím nélküli házban, egy ismeretlen utcában, egy névtelen városban, egy idegen országban”. A Time folyóirat azt állítja, hogy a feladat „olyan nehéz, mint megtalálni egy telefonszámot cím vagy vezetéknév ismerete nélkül”. De akkor hogyan birkóznak meg a tudósok ezzel a kihívással?

A kutatók családokat tanulmányoznak, hogy meghatározzák azoknak a géneknek a helyét, amelyek a jól ismert jellegekkel és hajlamokkal együtt az öröklődő jellemvonásokat szabják meg. Például egyik kromoszómánk területeire vezették vissza azoknak a géneknek a nyomait, amelyek a színvakságért, a vérzékenységért és a farkastorokért felelősek. Ezek a genetikai térképek — ahogy mondani szokták — nagyon durva felbontásúak, mivel a gén helyzetét csak a mintegy ötmillió bázispáron belül jelzik.

A nagyobb pontosság kedvéért a tudósok célul tűzték ki, hogy szerkesztenek egy fizikai térképet. Az egyik módszer során, találomra méretezett darabokra összetörik a DNS másolatait, majd különleges genetikai jelzőszekvenciák (markerek) után kutatnak. Természetesen minél több darabból állnak, annál nehezebb rendezni azokat. Ha minden egyes DNS-szakaszt egy világosan jelzett könyvtári polcon álló könyvhöz hasonlítasz, akkor egy gén helyének a meghatározása inkább arra emlékeztet, hogy „egy idézetet kell megtalálnod egy könyvben, mintsem átkutatnod az egész könyvtárat”, magyarázza a New Scientist folyóirat. Ezek a fizikai térképek a kutatást 500 000 bázispárra szűkítik le. 1993 vége felé a franciaországi Párizsban működő Emberi Polimorfizmus Tudományos Központjában dr. Daniel Cohen vezetésével tudósok egy csoportja előállította azt, amit a Time folyóirat „az emberi genom első teljes — habár durva felbontású — térképének” hív.

A program következő célja, hogy felsorolja mind a 100 000 génünk, valamint a genom más részei kémiai összetevőinek pontos sorrendjét. De amint a tudósok a DNS-olvasás gyakorlatának kifejlesztésén fáradoznak, a genomot sokkal bonyolultabbnak találják, mint amire számítottak.

A genom olvasása

A gének genomunk csupán 2-5 százalékát teszik ki. A fennmaradó részt gyakran „hulladék DNS”-nek nevezik. Egyes kutatók egykor azt gondolták, hogy ezek az úgynevezett hasznavehetetlen bázissorrendek véletlenül fejlődtek ki az evolúció alatt. Most úgy gondolják, hogy e géneket nem tartalmazó területek bizonyos részei szabályozzák a DNS szerkezetét és a kromoszómáknak szükséges utasításokat tartalmazzák abból a célból, hogy lemásolják magukat a sejtosztódás folyamán.

A kutatókat már régóta foglalkoztatja, hogy mi kapcsol be és ki egy gént. A New Scientist arról számol be, hogy génjeink közül mintegy 10 000 olyan lehet, mely átírási tényezőknek nevezett fehérjék előállítását kódolja. Ezek közül látszólag több is egymásba kapcsolódik, majd beilleszkedik egy vágatba a DNS-ben, mint kulcs a zárba. Amikor ott vannak, akkor a közeli gént működésbe hozzák vagy leállítják.

Azután ott vannak az úgynevezett „dadogó” gének, amelyek a kémiai kód sokszor megismétlődő részeit tartalmazzák. Az egyik génben általában 11-34 ízben is megismétlődik a CAG-triplet — három nukleotid sorrendje, amely azonosít egy bizonyos aminosavat. Amikor 37 vagy annál több ismétlődést tartalmaz, akkor Huntington chorea nevű degeneratív agyi rendellenességet idéz elő.

Figyeld meg annak a hatását is, ha egy betű megváltozik egy génben. A hemoglobin két összetevőjéből az egyiknek a 146 betűs szekvenciájában levő rossz betű sarlósejtes vérszegénységet okoz. Ám a testnek van egy átolvasó mechanizmusa, amely leellenőrzi a DNS sértetlenségét, amikor a sejtek osztódnak. Egyetlen hiba ebben a rendszerben állítólag vastagbélrákot okozhat. Sok más rendellenesség — például a cukorbetegség és a szívbetegség — azonban nem pusztán egy egyszerű genetikai hiba eredménye, hanem sok hibás gén összetett hatásának eredménye.

A genom újraírása

A orvosok az „emberi genomprogramra” tekintenek információért, amely segít majd nekik, hogy megállapítsák és kezeljék az emberi betegségeket. Már teszteket fejlesztettek ki, amelyek feltárják a rendellenességeket bizonyos génszekvenciákban. Egyesek aggódnak amiatt, hogy a gátlástalan emberek majd arra használják a genetikai tesztelést, hogy fajnemesítési politikát juttassanak érvényre. Jelenleg a legtöbben szembehelyezkednek a „csíravonal”-terápiával, ami a spermiumban és a petesejtben levő gének megváltoztatását foglalja magában. Még azoknak a pároknak is, akik egy genetikailag normális embrió mesterséges megtermékenyítését tervezik, szembe kell nézniük olyan döntésekkel, hogy mi történik azokkal az embriókkal, amelyeket nem választanak ki az újrabeültetésre. Ráadásul a gondolkodó emberek hangot adnak aggodalmuknak az olyan születés előtti diagnózis következményével kapcsolatban, amelyik egy nyilvánvaló genetikai hibát tár fel. Sokakat nyugtalanít az attól való félelem, hogy a felnőttek genetikai feltérképezése megváltoztatja majd azt a módot, ahogyan őket foglalkoztatják, előléptetik, sőt biztosítják. Ezek után ott van a génsebészet nyugtalanító kérdése.

„Nincsenek megelégedve azzal, hogy olvasnak az élet könyvében — jegyzi meg a The Economist —, írni is akarnak bele.” Az egyik módszer, ahogy az orvosok alkalmazhatják ezt, a retrovírusok alkalmazása. Úgy képzelhetsz el egy vírust, mint gének csoportját egy kémiai csomagban. Az emberekre hatással levő vírussal kezdve, a tudósok eltávolítják azokat a géneket, amelyekre a vírusnak szüksége van szaporodásához, és kicserélik ezeket a beteg hibás génjeinek egy egészséges változatára. Ha egyszer már a testbe juttatták a vírust, akkor behatol a célsejtekbe, és kicseréli a hibás géneket az egészségesekre, amelyeket hordoz.

Azon a felfedezésen alapulva, hogy egy gén képes védelmet nyújtani a bőrrákkal szemben, a tudósok nemrég egy egyszerű kezelésről számoltak be. Mivel 20 emberből csak egy személy hordozza ezt a gént, a törekvés az, hogy egy krémbe teszik bele ezt, amely majd a bőrsejtekbe juttatja ezt a gént. Ott a gén egy enzim termelését váltja ki, amelyről az orvosok azt gondolják, hogy lebontja a testet támadó, rákkeltő méreganyagokat.

Bármennyire csodálatosak is ezek a módszerek, mégis fokozott szabályozás korlátozza a génsebészetet, amint a tudósok a génsebészet lehetséges következményei miatt aggodalmaskodó közvélemény ellen küzdenek.

Sok dolog vár még felfedezésre az emberi genom bonyolultságával kapcsolatban. Valóban „nem csak egyetlen emberi genom létezik”, ahogy megjegyzi Christopher Wills genetikus. „Ötmilliárd van belőlük, gyakorlatilag a bolygón minden emberi lény rendelkezik eggyel.” Genomod sok dolgot feltár rólad. De vajon mindent elmond?

Genomod mindent feltár?

Egyesek úgy gondolják, hogy a gének kicsiny diktátorok, amelyek arra a magatartásra kényszerítenek, amelyet kimutatunk. Valójában a sajtóbeszámolók nemrégiben olyan gének felfedezéséről tudósítottak, amelyekről néhányan azt gondolják, hogy a skizofréniáért, az alkoholizmusért sőt még a homoszexualitásért is felelősek. Sok tudós óvatosságra int az ilyen lehetséges kapcsolatokra vonatkozóan. Christopher Wills szerző például azt írja, hogy bizonyos esetekben a génváltozatok egyszerűen csak „hajlamossá teszik hordozóikat az alkoholizmusra”. A londoni The Times szerint Dean Hamer molekulagenetikus azt a nézetet hangoztatta, hogy az emberi szexualitás sokkal összetettebb annál, hogy egyetlen gén határozza meg. Valóban, az 1994 Britannica Book of the Year ezt jelenti: „Ennek ellenére egyetlen konkrét gént sem azonosítottak úgy, mint amely eleve meghatározná a homoszexualitást, és az ilyen messzire eljutott munkát másoknak is meg kell erősíteniük.” A Scientific American folyóirat ezenfelül megjegyzi: „A viselkedésbeli jellegeket rendkívül nehéz megállapítani, és gyakorlatilag minden genetikai alapúnak mondott jelleget környezeti hatásként is lehet magyarázni.”

Érdekes módon a Cracking the Code című BBC-tévésorozatban dr. David Suzuki genetikus kifejtette azt a nézetét, hogy „személyes körülményeink, vallásunk, sőt nemünk is meg tudja változtatni azt a módot, ahogyan a gének hatással vannak ránk . . . Körülményeinktől függ az, hogyan hatnak ránk a gének.” Következésképpen így figyelmeztet: „Ha azt olvassa az újságokban, hogy a tudósok felfedezték az alkoholizmus, a bűnözés, az intelligencia vagy bármi más génjét, fogadja fenntartással az ilyen kijelentéseket. Ahhoz, hogy a tudósok megmondják, hogyan hat valakire egy bizonyos gén, mindent tudniuk kellene a személy környezetéről is, és talán még az sem lenne elég.”

Valóban nem, mivel még egy másik tényező is hatással van arra, milyen vagy. A következő cikk azt tárgyalja, mi ez, és hogyan lehet hatással rád a javadra.

[Kiemelt rész/ábra a 6., 7. oldalon]

(A teljes beszerkesztett szöveget lásd a kiadványban.)

Tervrajzod

• Tested mintegy 100 billió sejtből épül fel, amelyek többsége tartalmaz rólad egy teljes tervrajzot. (Vörösvérsejtjeidnek azonban nincsen sejtmagja, következésképpen tervrajzot sem tartalmaznak.)

• Sejtjeid bonyolult felépítésűek, inkább olyan városokhoz hasonlítanak, ahol gyárak, energiatároló állomások és határozott ki- és bevezető utak vannak. Az irányítás a sejtmagból jön.

• Sejtmagodat, tervrajzod otthonát a városházához lehet hasonlítani, ahol a helyi önkormányzati hatóság általában a területen épített épületek tervrajzait tartja. Felépítésükhöz valakinek anyagot kell rendelnie, szerszámokról és felszerelésről kell gondoskodnia a munkához, valamint meg kell szerveznie az építőket.

• Kromoszómáid pontosan meghatározzák tervrajzodat. Ez a 23 pár, spirálszerűen, szorosan feltekeredett DNS-molekula, ha kibogoznánk és egymáshoz kapcsolnánk a szálakat, egészen a Holdig érne és vissza, mintegy 8000-szer!

• DNS-ednek bázisoknak hívott kémiai összetevők párjai által létrafokhoz hasonlóan összekapcsolt oldalai vannak, ez a létra azonban spirális irányban megcsavarodott. Az adenin (A) bázis mindig a timinhez (T) csatlakozik, a citozin (C) pedig a guaninhoz (G). Hasítsd ketté a létraszerű DNS-t — mintha egy cipzárt nyitnál ki —, és feltárod a négy betű, az A, C, G és T által kibetűzött genetikai kódot.

• Riboszómáid — mint mozgatható gyárak — összekapcsolódnak, hogy elolvassák az RNS (ribonukleinsav) kódolt üzenetét. Amint így tesznek, különböző, aminosavaknak hívott vegyületeket fűznek láncba, melyek fehérjéket alkotnak, és ettől vagy te „te”.

• Génjeid a DNS szakaszai, amelyek mintáról gondoskodnak a test építőelemeinek, a fehérjéknek az elkészítéséhez. Ezek a gének határozzák meg hajlamodat bizonyos betegségekre. Génjeid leolvasásához enzimeknek nevezett kémiai anyagok nyitják meg a DNS egy szakaszát. Más enzimek ezek után a gén mellett haladva „olvasnak” és ezzel egyidőben bázisok sorozatából kialakítják az eredeti szál kiegészítőjét, másodpercenként 25 bázist beépítve.

[Kiemelt rész/kép a 8. oldalon]

Genetikai személyazonosítás

Emberi szövetből vonj ki valamennyi DNS-t és törd darabokra. Helyezd a töredékeket egy gélbe, vezess rajta keresztül áramot, majd a keletkezett foltokat vidd rá egy vékony nejlonfilmre. Adj hozzá egy radioaktív génkeresőt és készíts fényképet. Az eredmény egy DNS-ujjlenyomat.