Co dalej z Projektem Poznania Ludzkiego Genomu?

W końcu lat 80. wśród naukowców toczyła się wielka debata na temat Projektu Poznania Ludzkiego Genomu (HGP – Human Genome Project), którego zamysłem było całkowite odczytanie ludzkiego DNA (całość DNA jakiegoś organizmu nazywa się jego genomem). Niektórzy naukowcy byli przeciwni temu projektowi ze względu na to, że poza wszystkim innym byłoby to zbyt nudne, aby przyciągnąć uwagę znamienitych umysłów. Inni podnosili kwestie etyczne i polityczne. Pomimo tych zastrzeżeń Kongres Stanów Zjednoczonych sfinansował w 1990 roku Human Genome Project, przedsięwzięcie kosztujące wiele miliardów dolarów, zakrojone na piętnaście lat. Mogę z radością oznajmić, że teraz, przy zaawansowaniu projektu co najmniej w jednej trzeciej, żadne wątpliwości nie okazały się uzasadnione. Postęp techniczny pozwolił większość nudnej pracy przerzucić na barki maszyn, a wiele z najznakomitszych umysłów nauki w Stanach Zjednoczonych związanych jest z HGP w ten czy inny sposób.

Wyjaśnię więc, o co chodzi w tym projekcie. DNA każdej komórki u istoty ludzkiej zawiera plan przekształcenia pojedynczej komórki w funkcjonujący dojrzały organizm. Jeden człowiek różni się od drugiego jedynie drobnym ułamkiem tego planu, co oznacza, że wystarczy tylko jednorazowo „odczytać” plan DNA i informacja ta będzie znana już na zawsze. Ponadto, jak zaczynamy sobie to teraz uświadamiać, właściwie każde schorzenie organizmu ludzkiego ma jakąś składową genetyczną, tak więc możliwość odczytania planu będzie miała ogromne znaczenie dla medycyny.

Najłatwiej wyobrazić sobie DNA jako długą, giętką drabinę, której każdy szczebel utworzony jest z dwóch cząsteczek (zwanych zasadami) sczepionych ze sobą. Jeśli lekko skręcimy tę drabinę, otrzymamy znaną strukturę podwójnej helisy DNA. Ustalone odcinki DNA – długości od kilku tysięcy do kilkuset tysięcy zasad – zwane są genami. Sekwencja zasad w tych genach stanowi instrukcję dla produkcji białek sterujących reakcjami chemicznymi w komórce. W komórkach ludzkich DNA jest zwinięty w kłębki zwane chromosomami. Większość komórek zawiera czterdzieści sześć chromosomów: dwadzieścia trzy od matki i dwadzieścia trzy od ojca.

Są dwa sposoby prowadzenia badań nad DNA. Proces zwany „mapowaniem” polega na znalezieniu położenia określonych genów w określonych chromosomach. Można myśleć o mapowaniu jako o pobieżnym odkrywaniu genomu – coś na kształt ekspedycji Lewisa i Clarka na amerykański Północny Zachód. Inny proces, zwany „sekwencjonowaniem”, dotyczy ustalenia faktycznej kolejności par zasad, szczebel po szczeblu w „drabinie” DNA – podobnie jak państwowe badania geologiczne (National Geological Survey), jakie nastąpiły po wyprawie Lewisa i Clarka. Celem HGP jest sporządzenie zarówno gruntownej mapy, jak i kompletnego wykazu kolejności zasad w ludzkim DNA.

W celu ustalenia zależności pomiędzy określonym rodzajem defektu w określonym genie a konkretną chorobą należy: (1) ustalić, w którym chromosomie znajduje się gen, (2) znaleźć dokładne położenie genu w tym chromosomie, (3) ustalić kolejność zasad w genie, (4) zidentyfikować „błąd ortograficzny” związany z chorobą. Na przykład, jak stwierdzono w 1989 roku, przyczyną najbardziej rozpowszechnionej postaci zwłóknienia torbielowatego był brak trzech ściśle określonych par zasad w ściśle określonym genie w chromosomie siódmym. Wiedza ta doprowadziła już do doświadczalnego leczenia tej choroby. Jest to doskonały przykład tego, czego możemy spodziewać się po HGP.

Lecz gdy projekt poznania genomu zostanie zakończony, staniemy przed problemami nowego typu. Jeżeli, na przykład, uwarunkowania takie jak alkoholizm czy skłonność do wielu różnych chorób mają podłoże genetyczne, to co powinniśmy z taką informacją uczynić? Większość ludzi (nie wyłączając mnie) chciałaby wiedzieć, czy ma genetyczną skłonność do jakiejś choroby, jeśli można by coś na to poradzić. Na przykład ktoś mający wiedzę o skłonności do określonego nowotworu mógłby poddawać się regularnie testom, tak by w razie rozwinięcia się raka można było go wcześnie wykryć, z dużymi szansami na zupełne wyleczenie. Z drugiej strony przypuśćmy, że ktoś przeanalizował czyjś genom i odkrył, że bez względu na to, co dana osoba zrobi, ma bardzo duże szanse nabawić się przed pięćdziesiątką nieuleczalnej choroby. Kto chciałby o tym wiedzieć? Ja na pewno nie. I stąd wynikają kolejne kwestie: kto ma mieć dostęp do informacji o genomie? To zagadnienie rozpatrywane jest w wielu miejscach.

Tak czy inaczej, Projekt Poznania Ludzkiego Genomu posuwa się naprzód. W 1995 roku opublikowany został pierwszy kompletny genom żywego oragnizmu (prostej bakterii); w 1996 roku – składający się z 12 milionów zasad genom drożdży piwnych. Głównymi punktami dzisiejszych dyskusji są, jak można się spodziewać, koszt (celem jest sprowadzenie go do 20-30 centów na zasadę) i dokładność (celem jest 99,99 procent). Oczekuje się, że nowe automatyczne techniki, umożliwiające osiągnięcie tych celów, podadzą do 1999 roku sekwencję około 3 procent ludzkiego genomu. Lecz praca będzie stale posuwała się naprzód i na początku przyszłego wieku będziemy dysponować odczytem całego ludzkiego planu. Przedtem, być może, powinniśmy zacząć się zastanawiać, co z tym poczniemy.