Poznać geny, aby przewidzieć choroby

Gdy rozmyślam nad stanem dzisiejszej medycyny, przypominam sobie reklamę firmy ubezpieczeniowej, która często pojawiała się parę lat temu w czasopismach. Przedstawiała dwóch ludzi rozmawiających na stoku wzgórza, podczas gdy z góry, całkowicie przez nich nie zauważona, schodziła wielka lawina. My także, jak te postacie rysunkowe, pochłaniani jesteśmy właśnie przez lawinę, lecz składa się ona raczej z wiedzy i techniki niż z głazów i śniegu.

W 1950 roku po raz pierwszy rozwikłana została struktura podwójnej helisy DNA. Od tego czasu następował wykładniczy wzrost wiedzy o podstawach chemicznego funkcjonowania komórki. Gdy to piszę, odkrycia dokonywane są tak szybko, że niedługo każdy stanie się biologiem molekularnym w wystarczającym stopniu, by móc o tym rozmawiać ze swoim lekarzem.

Oto, czego nauczyliśmy się o funkcjonowaniu istot żywych. Jeśli wyobrazimy sobie podwójną helisę cząsteczki DNA jako rodzaj skręconej drabiny, wówczas każdy jej szczebel będzie się składał z dwóch połączonych ze sobą cząsteczek zasad. Występują cztery zasady: adenina, cytozyna, guanina i tymina, w skrócie A, C, G i T. Ciąg zasad, jaki napotykamy, posuwając się wzdłuż drabiny, jest informacją genetyczną, dzięki której funkcjonuje organizm i którą przekazuje potomstwu. U ludzi długość tej informacji wynosi około 3 miliardów zasad i przenoszona jest w jądrach naszych komórek przez struktury zwane chromosomami.

Jak wielokrotnie wykazuję na kartach tej strony (i nie myślę, by za dużo było o tym mówić), życie oparte jest na chemii, a dyrektywy dla funkcjonowania tej miniaturowej fabryki chemicznej, którą zwiemy komórką, zawarte są w DNA. Określone odcinki DNA, geny, niosą w sobie kody do budowy cząsteczek białek, które umożliwiają reakcje chemiczne w komórce, przy czym każdy gen zapisuje budowę jednego białka, kierującego jedną reakcją. W ludzkim DNA istnieje około 80000 genów, lecz w danej chwili określona komórka używa co najwyżej kilku tysięcy z nich.

Choroby ludzkie często dotyczą nieprawidłowego działania maszynerii chemicznej w komórkach – albo niektóre reakcje chemiczne nie zachodzą, albo nie są prawidłowo sterowane. Oznacza to, że stan ten można wywieść z problemów w samym DNA. Na przykład tu i ówdzie mogą zachodzić błędy w kopiowaniu zasad. Takie „defekty punktowe” odpowiadałyby prostym literkom w napisanym zadaniu. Inne błędy dotyczą ciągłego kopiowania, kopiowania, kopiowania, kopiowania, kopiowania tego samego ciągu, aż maszyneria komórkowa po prostu tego nie będzie w stanie znieść. Jeszcze inne dotyczą opuszczania kawałków kodu. Istota rzeczy jest taka: każdy błąd w kodzie może prowadzić do swoistej choroby, a już teraz dysponujemy środkami do zidentyfikowania takiego defektu w próbce DNA. Na przykład pochodzenie co najmniej 450 różnych chorób, od podagry do pewnych rzadkich chorób wrodzonych, o których, mam nadzieję, Czytelnik nigdy nie słyszał, zostało wywiedzione z defektów w określonych miejscach w chromosomie X. Liczba ta z pewnością powiększy się, ponieważ w tym chromosomie jest około 5000 genów, a każdy z nich mógłby stanowić przyczynę jednej lub więcej chorób.

To, co w niezbyt długim czasie może się zmienić w wizytach u lekarza, to fakt, że połączenie automatyki i prostych testów chemicznych uczyni testy genetyczne tak tanimi (i być może tak powszechnymi), jakimi dzisiaj są badania krwi. Podstawowa technika jest prosta. Próbki odpowiednio spreparowanego DNA padają na małą siatkę. W każdym kwadracie siatki umieszczony jest związek chemiczny, który zwiąże się z określonym rodzajem błędnie skopiowanego DNA (na przykład kwadrat 1 może wiązać się z określonym błędem „ortograficznym” w danym genie, kwadrat 2 z określonym rodzajem błędnego powtarzania kodu itd.). Test jest tak pomyślany, że kwadraty, w których zachodzą reakcje chemiczne, zmienią kolor lub inną cechę, podczas gdy te nie wykazujące błędu pozostaną nie zmienione. Na końcu komputer będzie po prostu sczytywał siatkę i określał, jakie rodzaje anomalii zostały wykryte w danym DNA.

Dzisiaj w Stanach Zjednoczonych standardowe przesiewowe badanie krwi w gabinecie lekarskim kosztuje nieco ponad sto dolarów i wykrywa obecność około dwudziestu różnych chorób. To daje około pięciu dolarów za chorobę. Ludzie zajmujący się rozwojem tego rodzaju zautomatyzowanych testów genetycznych, jakie właśnie opisałem, sądzą, że mogą obniżyć ich koszty do połowy tej sumy. Innymi słowy, nie ma żadnych technicznych ani ekonomicznych barier na drodze do tej technologii, chociaż, jak pisałem już w innym miejscu tej książki, zanim testy te wejdą do powszechnego użytku, należy rozwiązać wiele kwestii etycznych.

Jak mogliśmy się spodziewać, pierwszym zastosowaniem tych testów było potwierdzenie diagnozy u ludzi, którzy wykazują już objawy choroby. W końcu jednak rutynowe przesiewowe badania genetyczne pozwolą zidentyfikować jednostki obarczone ryzykiem określonej choroby. Porady genetyczne będą prawdopodobnie bardzo użyteczne na przykład dla przyszłych rodziców, zwrócą im uwagę na ewentualne problemy, jeśli oboje są nosicielami tego samego wadliwego genu.

Okazuje się, że ten rodzaj badań jest już stosowany w bardzo niezwykłej scenerii. Wśród ultraortodoksyjnych Żydów małżeństwa są często aranżowane przez swatów. Niektórzy swaci stosują badania genetyczne, by stwierdzić, czy przyszła panna młoda i pan młody nie są nosicielami choroby Tay-Sachsa, nawet jeśli do chwili przeprowadzenia testu tych dwoje nigdy się jeszcze nie spotkało.