Z prof. Wiesławem W. Jędrzejczakiem rozmawia Anna Leszkowska
Czego lekarze mogą się spodziewać po zbadaniu genomu człowieka? Co ich najbardziej ciekawi?
To, że będzie znana przyczyna wszystkich schorzeń. Nie znaczy to, że wszystkie choroby mają podłoże genetyczne, choć przebieg każdej jest genetycznie uwarunkowany. Wynika to z faktu odrębności biochemicznej każdego organizmu, a w konsekwencji - określonych predyspozycji do wystąpienia danej choroby. Ponadto, wiąże się z czynnikami środowiskowymi. W chwili poznania ludzkiego genomu znana będzie większość czynników wewnątrzustrojowych determinujących wystąpienie chorób. To odkrycie na pewno przeobrazi medycynę. Jeśli chodzi o choroby nowotworowe zupełnie zostaną zmienione kwalifikacje – będą według genów wywołujących chorobę, a nie według jej objawów. Oczywiście, nie będą to odkrycia rewolucyjne, gdyż już wiemy, że pewne cechy rozpoznawane w skali makro, np. kolor skóry, mają podłoże genetyczne. Poznanie ich na poziomie DNA niewiele tu zmieni, choć mogą pojawić się pewne niespodzianki, jak ostatnie odkrycie większej liczby mutacji ostrych białaczek szpikowych, które się nieco inaczej leczy. Tego typu osiągnięcia dotyczyć będą pewnie i innych rodzajów nowotworów.
Od poznania genomu, do zbadania funkcji każdej z jego cegiełek to jednak jeszcze daleka droga. Do tej pory znaleziono zaledwie 1112 genów odpowiedzialnych za powstawanie określonych chorób...
Nie jest to mało, skoro człowiek ma prawdopodobnie 32 tysiace genów. Poza tym prawdopodobnie nie wszystkie z nich są jednakowo ważne. Jeszcze do niedawna sądzono, że mamy ok. 100 tysięcy genów, natomiast teraz okazało się, że ich liczba różni się od liczby genów muszki owocowej o 2/3, a robaka Caenorhabditis elegans o ok. ½.
Generalnie, we wszystkich typach organizmów geny są podobne – różnią się głównie funkcjami, co jest skutkiem ewolucji. Nasze geny – w odróżnieniu od muszki czy robaka –składają się z klocków, co oznacza że w procesie ekspresji klocki te mogą być składane w różnej kolejności i z jednego genu może powstać kilka produktów. Różnica zatem tkwi w różnorodności, w liczbie kombinacji, jakie tworzą 32 tysiące genów.
Nasze geny można podzielić na kilka głównych grup. Jeśli za kryterium podziału przyjąć ich wykorzystanie w bieżącym funkcjonowaniu organizmu – to okazuje się, że geny niezbędne do zabezpieczenia podstawowych funkcji życiowych mają długą historię – niezmienioną od powstania drożdży. Nazywane są one genami gospodarstwa domowego : housekeeping genes, czyli niezbędnymi do bieżącej, stałej aktywności organizmu. Ich role w organizmie można przyrównać do funkcji kół w jadącym samochodzie: jakakolwiek ich zmiana w trakcie jazdy wiąże się z katastrofą. A ponieważ życie nie może się zatrzymać, w związku z tym, im coś jest bardziej niezbędne do jego trwania – tym mniej ulega zmianom.
Czy rozszyfrowane geny należą do życiowo ważnych?
Na ogół tak, chociaż nie do tych najważniejszych. Mutacje tych ostatnich są śmiertelne dla organizmu. Stąd organizmów z takimi mutacjami nie ma. Liczebnie przeważają organizmy z mutacjami genów o średniej „ważności”. Te mutacje powodują chorobę, ale nie śmierć. Czasem, w określonych warunkach, choroba może być nawet korzystniejsza niż zdrowie. Np. jest gen wywołujący anemię sierpowatą – schorzenie polegające na tym, że krwinki czerwone zamiast kształtu dwuwklęsłego mają kształt sierpa. Z tą chorobą, występującą tylko w Afryce żyje się 30 – 40 lat. Ale te chore krwinki są oporne na występujący w tym regionie Afryki pierwotniak, powodujący śpiączkę afrykańską, pasożytujący w zdrowych krwinkach. W tej sytuacji osoby zdrowe umierają w dzieciństwie na śpiączkę, a chore na anemię sierpowatą dożywają wieku dorosłego i rozmnażają się. Z tego przykładu wynika również, jakie są cechy obserwowanych przez nas chorób genetycznych: nie mogą one dotyczyć genów życiowo ważnych, bo wówczas osobnik umrze w trakcie rozwoju płodowego, w innych przypadkach może być przenoszona do wieku rozrodczego.
Co może przynieść zbadanie wszystkich genów? Czy można tu się spodziewać rewolucji?
To samo w sobie jest rewolucją, aczkolwiek nie w sensie powszechnie rozumianym. W tej chwili – jeśli podejrzewamy genetyczne tło występowania danej choroby – droga do znalezienia odpowiedzi na pytanie, czy jest to prawda i jaki gen ją wywołuje, gdzie jest zlokalizowany, jakie mutacje powodują jakie zmiany – niezwykle się skróciła. Zamiast kilkunastu lat może to trwać kilka tygodni. Gen wywołujący mukowiscydozę identyfikowano przez 7-8 lat, teraz zajęłoby to pół roku. Bo mając mapy genów łatwo określić lokalizację tego, który wywołuje chorobę. Tutaj przychodzi z pomocą nowy kierunek badawczy - genetyka amputacyjna. Badania polegają na uszkodzeniach u myszy (myszy znokautowane) określonych genów i sprawdzania efektów ich mutacji.
Już wiadomo, że genom człowieka to dużo genów balastowych, nie spełniających określonych funkcji i niedużo tych bardzo istotnych. Czym to wytłumaczyć i czy można tu mówić o analogii z mózgiem, który wykorzystuje tylko 4% swoich możliwości, a w razie uszkodzenia jakiegoś obszaru, inny przejmuje jego funkcje?
Tak, to nazywa się powtórkowością, a w organizmie jest ich bardzo dużo. Ja to nazywam zasadą paska i szelek: jeśli puszczą szelki – zostaje jeszcze pasek, a jeśli puści pasek – zostają szelki.
Rozwój naszego genomu polegał na tym, że w wyniku mutacji dochodziło np. do podwojenia genu i następny organizm wykorzystywał już produkty tego genu nieco odmiennie. Drogą kolejnych mutacji geny człowieka ewoluowały i obecnie pełnią inne funkcje. Tak np. stało się z immunoglobuliną, czyli przeciwciałami między ptakami a ssakami. Ptaki mają jeden taki gen – immunoglobulinę Y , a ssaki – dwa. Jeden z tych genów u ssaków pełni rolę matrycy dla immunoglobuliny G – naszego głównego białka odpornościowego, a drugi – dla immunoglobuliny E (białka alergicznego, łączącego się z komórkami tucznymi).
Czy poznanie genomu może spowodować powszechne ingerencje w dziedziczność?
Myślę, że będziemy ingerować w dziedziczność, choć ja w tym nie widzę żadnej magii. Każdy z nas przecież to robi dobierając sobie partnera. Czyli każdy z nas eksperymentuje genetycznie, choć w wąskich granicach, bo zmiany w genach ważnych życiowo spowodowałyby brak kontynuacji rodu. Myślę, że w przyszłości ludzie będą korzystać z możliwości poprawiania gatunku poprzez eliminacje genów wadliwych, ale nie będą udoskonalać genów dobrze działających choćby dlatego, że jest działanie znacznie trudniejsze, praktycznie niewykonalne. Nie wiemy i prawdopodobnie nigdy się nie dowiemy jak ingerować, aby uzyskać planowany efekt. Bo to jest efekt wielogenowy, jak można wnosić choćby z porównania człowieka z szympansem: liczba genów, jaka nas dzieli jest niewielka – mniej niż 3%, czyli mniej niż pomiędzy psami poszczególnych ras. Natomiast różnica w możliwościach intelektualnych – przepastna.
Jakie są etyczne problemy wynikające z tego odkrycia?
Problemy etyczne są zawsze, gdyż każde odkrycie musi obrosnąć kulturą korzystania z niego. Zarówno kulturą tych, którzy będą je bezpośrednio realizować, jak i użytkowników. Zwykle jednak znajdujemy rozwiązania, które pozwalają nam w sposób godny wykorzystywać odkrycia.
Ale z klonowaniem od paru lat nie umiemy sobie poradzić...
Bo to jest sztuczny problem, klonowanie bowiem jest wbrew naturze człowieka, którego istotą jest kundlizm. My jesteśmy potomkami gatunku, który nie kojarzył się wsobnie, czyli jak brat z siostrą, ale szukaliśmy różnorodności. Im bardziej odmienni są rodzice, tym lepiej dla potomstwa, to się nazywa wigorem mieszańców, czyli osobnicy ze związków mieszanych są zdolniejsi, inteligentniejsi, silniejsi itd.
Po to są wojny?
Genetyczna teoria wojen mówi, że samce walczą o jak najwięcej samic, które będą mogły zapłodnić, czego nie można osiągnąć bez zabicia jak największej liczby innych samców. Jednak człowiek jest zwierzęciem stadnym, a instynkt ten przeciwdziała samolubnemu działaniu samców. Stada jednakowej wielkości pozostają więc w równowadze, a to oznacza, że przeważa kalkulacja, iż lepiej jest zaspokoić się jedną samicą, niż iść na ryzyko, że nie będzie się miało żadnej.
Niemniej z etyką już są pierwsze problemy, jeśli idzie o wykorzystanie genomu. Powstały już pierwsze banki genów Indian (bez ich zgody) i Islandczyków obliczone na czerpanie z nich wymiernych korzyści.
To wynika z odmiennego podejścia do własności intelektualnej w obu grupach badawczych, które pracowały nad genomem człowieka: amerykańskiej „Celery” i europejskiej. Amerykanie od początku patentowali to, co sklonowali. A trzeba pamiętać, że większość genów chorobowych jest opatentowana. Mimo to, niewiele z tego wynika. Po pierwsze, są to patenty stosunkowo łatwe do obejścia, gdyż dotyczą określonej sekwencji genów, a tę można zmienić w sposób mało istotny dla czynności genów. Ponadto obecnie patent jest przyznawany na 16 lat, podczas gdy rozwój leku na jego bazie trwa 10 lat. Więc zostaje tylko 6 lat na skorzystanie z przywileju patentu. Takie podejście ma swoje zalety i wady. Generalnie rzecz biorąc, w rozwoju metodami amerykańskimi patenty odgrywają ważną rolę, gdyż dla finansującego badania patent jest rękojmią zwrotu inwestycji, nawet zarobku.
Europejska droga do poznawania genomu, polegająca na publikowaniu i udostępnianiu światu wyników badań jest mniej efektywna. Przykładem potwierdzającym tę tezę jest np. działalność Marii Skłodowskiej – Curie, która odkrywszy rad nie opatentowała tego i później żebrała po całym świecie, aby zebrać 1 gram radu dla Polski. Gdyby postąpiła inaczej, mogłaby podarować naszemu krajowi kilogram tego pierwiastka. Na jej odkryciu zarobił bowiem zupełnie kto inny, a w dodatku nie miała już czasu, aby rozwijać tę technologię. Na usprawiedliwienie można dodać, że zwykle naukowcy nie mają żyłki biznesowej.
Beneficjantami poznania genomu będą pewnie najpierw lekarze, ale zaraz po nich – farmaceuci. Czy na nowe leki trzeba będzie długo czekać?
Nie, już w tej chwili nowe leki nie są odkrywane, ale opracowywane, konstruowane przy pomocy komputera. Tak powstała superaspiryna, lek blokujący jeden enzym, nie dwa, jak to robi aspiryna tradycyjna. Podobnie tworzy się inne leki, np. leczący przewlekłą białaczkę szpikową (STI 571), który blokuje wybiórczo onkogen ją wywołujący. Jest też lek FTI, blokujący onkogen ras. Cały postęp medycyny wiąże się z poznaniem genomu – wszystkie leki nowej generacji opracowane w ostatnich 20 latach to wynik wiedzy o genomie. Pierwszymi były antagoniści receptorów H2 i niektóre leki przeciwwirusowe, np. acyklowir. To jest największa zmiana, bo kiedyś leki syntetyzowano metodą prób i błędów.
Jaka będzie medycyna przyszłości, kiedy poznamy już funkcje każdego genu?
Medycyna, która jeszcze 20 lat temu była sztuką, dzięki tym odkryciom nie stanie się prostsza. Będzie inna, trudniejsza, zawiła i droższa, bardziej przypominająca skomplikowane rzemiosło. To odkrycie z pewnością doprowadzi do indywidualizacji leczenia, gdyż można będzie określić predyspozycje, podatność danego człowieka na określony lek. Spośród dostępnych nam leków, będziemy stosować najskuteczniejszy dla danego pacjenta. Jedno się nie zmieni: marzenie człowieka o nieśmiertelności i jego dążenie, aby wykorzystać w tym celu każdą dostępną mu wiedzę.
Dziękuję za rozmowę.
(wywiad z 1999 r.?)