Teljesen feltérképezték az emberi génállományt – Mikor lesz ebből örök élet?

Újra pályát vált Szabó Simon?
2021-08-02
Ősi vadászkutya maradványaira bukkantak paleontológusok Dmanisi régészeti helyszínen
2021-08-03

Teljesen feltérképezték az emberi génállományt – Mikor lesz ebből örök élet?

Újabb nagyjából száz gént sikerült dekódolni az emberi örökítőanyagból, és ezzel a kutatók most már tényleg a végére értek. Az utolsó gének között vannak olyanok, amelyeknek valószínűleg van funkciójuk is, illetve olyan génváltozatokat is feltártak, amelyek betegségekhez kötődhetnek. De a munka nagy része még hátra van: azonosítani kell a gének szerepét, illetve ezt a tudást át kell ültetni az orvoslás gyakorlatába. Ez a munka sokkal nehezebbnek ígérkezik, bár az eredmények már most is történelmiek.

Kétség sem férhet hozzá, hogy ez a legfontosabb, legcsodálatosabb térkép, amelyet az emberiség valaha is készített… Ma megismerhetjük azt a nyelvet, amelyet használva Isten megteremtette az életet. Egyre inkább rádöbbenünk az Úr legkegyeletteljesebb, legszentebb ajándékának összetettségére, szépségére és csodájára.

Ezeket a mondatokat Francis Collins, az amerikai Országos Egészségügyi Intézetek (NIH) igazgatója, a közfinanszírozású humángenom-projekt vezetője idézi Isten ábécéje című memoárjában Bill Clinton akkori elnöktől. Az elnök a Fehér Házban beszélt erről, amikor 2000-ben bejelentette, hogy elkészült az emberi genom feltérképezése. Oldalán a kezdetben ádáz harcot vívó, később erőiket egyesítő két tudós, Collins és Craig Venter álltak, és mindenki tisztában volt azzal, hogy az orvosbiológia eddigi legnagyobb teljesítményét ünneplik, hiszen. Hiszen a teljes emberi örökítőanyag feltárult előttünk.

rancis Collins 2003-ban bejelenti az emberi genom feltérképezését

Francis Collins 2003-ban bejelenti az emberi genom feltérképezését Forrás: Wikimedia

Kitöltötték a vázlat tátongó lyukait

Pontosabban majdnem. 2000-ben egy hozzávetőleges vázlattal készültek el, ami arra alkalmas volt, hogy megünnepeljék, de még rengeteg munka maradt, hogy kitöltsék a rajta tátongó lyukakat, illetve értelemmel töltsék meg a térképet. Az első feladat most befejeződött. Összesen 99 kutató dolgozott az utolsó simításokon. Egyrészt szekvenálták (meghatározták az örökítőanyagot alkotó alapegységek, nukleotidok, bázisok sorendjét), amit még nem sikerült megoldani, másrészt – és ez talán még fontosabb – javítottak egy csomó hibát a korábbi genomverziókból. A konzorcium tagjai hat tanulmányban közölték az eredményeiket, amelyek elérhetők a BiorXiv preprintszerverről.

Az új, és utolsóként feltérképezett génekből a konzorcium szerint feltárulhat például, hogy a sejtekben hogyan rendeződik jól kezelhető kromoszómákká az örökítőanyag, ahelyett, hogy reménytelen gubanc maradna, illetve több betegség genetikai hátterére is fény derülhet belőlük. Ugyanis több mint egymillió genetikai változatot azonosítottak a különböző génekben, és ezek potenciálisan betegséget okozhatnak.

Az egyik kutató, aki részt vett a végső projektben, Nicolas Altemose, a berkeley-i Kaliforniai Egyetem postdoc kutatója elmondta, hogy olyan ránézni a most már valóban teljes emberi genomra, mint amikor az űrkutatók megpillanthatták a Plútó valós felszínét a New Horizons űrszonda felvételein:

Láthatunk minden krátert, minden színt, ez pedig olyasvalami, amiről csak elmosódott feltételezéseink lehettek korábban. Ezzel egy álom vált valóra.

Az emberi örökítőanyag titkainak feltárásánál semmi sem szimbolizálja szemléletesebben az utóbbi évtizedek genetikai és molekuláris biológiai forradalmát. Nem is olyan régen, a hetvenes években váltak képessé a tudósok arra, hogy gyötrelmes és hosszas munkával szekvenálni tudjanak egy-egy gént, vagyis meghatározzák a nukleotidszekvenciáját. Amikor hosszú és gyötrelmes munkát írtunk, akkor azt úgy értettük, hogy voltak kutatók, akik egész karrierjük során egy gént igyekeztek feltérképezni, aztán vagy sikerült, vagy nem.

A pincében kötött egyezség szalonképessé tette a rosszfiút

A 20. Század vége felé azonban már elég fejletté vált a számítástechnika, illetve a molekuláris technológia ahhoz, hogy egyáltalán felmerülhetett néhány nagyra vágyó kutatóban a teljes emberi genom szekvenálásának gondolata. Az emberi genom nagyjából 3 milliárd bázispárból áll, több száz átlagos könyvet töltene ki, ha ki akarnánk nyomtatni. Amikor elkezdte a nemzetközi humángenom-projekt a munkát, a legnagyobb rendelkezésre álló összefüggő megfejtett génszakaszok mindössze néhány tucat bázispár hosszúak voltak. Ezeket a darabkákat kellett egymáshoz illeszteni, hogy kijöjjön a teljes térkép. El lehet képzelni, hogy milyen nehéz volt néhány tucat bázis hosszúságú fragmentumokból helyesen összeállítani a 3 milliárd bázispár hosszú genomot.

A projekt évekig meglehetősen vontatottan haladt, amikor belépett a képbe Craig Venter. Ő forradalmasította a génszekvenálást azáltal, hogy szuperszámítógépeket vetett be a géndarabkák összeillesztéséhez. Sok egyéb technológiai fejlesztésének köszönhetően az általa vezetett magánvállalkozás gyorsabban haladt, mint az állami humángenom-projekt. Ezt az is segítette, hogy felhasználhatták az állami riválisok által szabadon hozzáférhetővé tett megfejtett szekvenciákat, ők azonban a saját eredményeiket üzleti titoknak tekintették, és arra készültek, hogy szabadalmaztatják a megfejtett részeket.

Craig Venter forradalmasította a génszekvenálást azáltal, hogy szuperszámítógépeket vetett be a géndarabkák összeillesztéséhez.

Craig Venter Forrás: Xikipedia

Venter és cége, a Celera jól kezelte a sajtót, washingtoni lobbistáik pedig értettek a politikusok nyelvén. Utóbbiaknak tetszett a gondolat, hogy a „lomha” és „pénznyelő” állami projekt helyett egy friss, fiatalos magáncég, magántőkéből megoldja az egészet.

A közfinanszírozású projekt irányítói ezzel versenytársat és új motivációt kaptak: meg kellett előzniük a privát konkurenseket, hogy „megmentsék” tőlük az emberi génszekvenciát, mielőtt ők rátennék a kezüket, és elzárnák a tudomány elől. A harc egyre ádázabbá vált, ami egy idő után már egyik félnek sem volt érdeke. Ezért a híres anekdota szerint Collins és Venter teljes titokban, egy közös barátjukon keresztül találkoztak a barát pincéjében, ahol néhány pizza és sör mellett egyezséget kötöttek, és egyesítették erőiket. Venter cége, a Celera vállalta, hogy szabadon hozzáférhetővé teszi az eredményeit, nem próbálja meg a génszekvenciát (ami végül is minden ember szervezetének része) monopolizálni, cserébe rossz fiúból jó fiúvá avanzsált, és ott mosolyoghatott Clinton oldalán.

Az csak az elkövetkező évek során derült ki, hogy az első vázlat után még rengeteg megoldandó probléma maradt, és zavaróan nagy fekete foltok tátogtak az elvileg kész genomban. A darabkák helyének megtalálását az is nehezítette, hogy a genom egyáltalán nem olyan szépen rendezett, a gének pedig nem olyan katonás rendben sorakoznak egymás után. Sok gén több kópiában van jelen, a működő gének között pedig látszólag értelmetlen „töltelékszakaszok” vannak, amelyeknek még nem igazán értjük a funkciójukat – ha van nekik egyáltalán. Így egy-egy fragmentum helye korántsem egyértelmű.

Több mint kétezer új gént sikerült még felfedezni

Az elmúlt húsz évben a gének szekvenálásához szükséges technológia szélvész gyorsasággal fejlődött, így ma már (kis túlzással) laboratóriumi rutinfeladat a génszekvenálás, ahogy azt az újabb és újabb koronavírustörzsek azonosításánál (sajnos) nap mint nap láthatjuk. E sosem szabad elfelejtenünk, hogy ezt azoknak a tudósoknak az áldozatos munkája tette lehetővé, akik éveket szenvedtek néhány nukleotid meghatározásáért.

Az utolsó referenciagenomot (a humán genom aktuális, legteljesebb vázlatát) 2013-ban publikálták. Bár ez már sokkal teljesebb volt, mint az első, 2000-es változat, nyolc százaléka azonban továbbra is üresen tátongott. Vagyis több mint egy teljes kromoszómának megfelelő DNS maradt még mindig megfejtetlen. A mérföldkő akkor érkezett el, amikor Adam Phillippy a Humán Genom Kutatóintézettől, és Karen Miga a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetemről megalapította a Telomérától Teloméráig Konzorciumot. A céljuk a teljes (és most már tényleg a teljes) genom feltérképezése volt. A fő motivációjuk pedig az volt, hogy rendkívül idegesítette őket a tátongó hiány a tudásunkban (és a géntérképen).

Ezek [a lyukak] egyszerűen megőrjítettek. Olyan, mintha vennénk egy csodálatos tájképet ábrázoló puzzle-t, majd kivennénk belőle száz darabkát. Ez nem hagyja nyugodni az igazi perfekcionistát

nyilatkozta Phillippy a New York Timesnak.

Karen Miga, a Telomérától Teloméráig konzorcium egyik megalapítója

Karen Miga, a Telomérától Teloméráig konzorcium egyik megalapítója Forrás: Wikipedia

Végül 99 fősre duzzadt a konzorcium, és még több tucat külsős tag is dolgozott benne. A munka jórészt szeparáltan zajlott a járvány miatt, és persze segítségükre volt az is, hogy a legmodernebb szekvenátorok már gombnyomásra képesek több ezer bázispár hosszú darabokat is egyben megszekvenálni. Mindezek segítségével az utolsó lépésként még 200 millió bázispárt passzintottak hozzá a referenciagenomhoz, így a teljes humán genom 3,03 milliárd bázis hosszú.

Az új szakaszokban több mint 2000 új gént fedeztek fel, de a legtöbbjük inaktív. Viszont van új 115 gén, ami talán működik. Ezekkel együtt most úgy tűnik, hogy az emberi genom összesen 19969 fehérjetermelő gént tartalmaz.

Comments are closed.

Weboldalunk bizonyos funkcióinak működéséhez és a célzott hirdetésekhez sütikkel gyűjt névtelen látogatottsági információkat. Az Elfogadom gombra kattintva a webhely használatával Ön elfogadja a weboldal sütikre vonatkozó aktuális adatévelmi irányelveinket. További információért kattintson ide.

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close