Współczesne

badania

genetyczne

Jesteśmy świadkami rewolucyjnych przemian

zarówno w medycynie jak i w genetyce- dział ten

doświadcza rewolucyjnego rozkwitu nauk, metod i technik

badawczych. Ich zawartość dla nauki i medycyny ma nie

tylko charakter badawczy ale również wykorzystanie

nowoczesnych metod biologii molekularnej w diagnostyce ,

profilaktyce oraz monitorowaniu leczenia chorób określa

poziom nowoczesności ośrodków klinicznych i opieki

podstawowej. Siłą nowoczesnej analizy na poziomie

molekularnym jest możliwość wyjaśnienia obserwacji i

problemów i klinicznych w ścisłych kategoriach

molekularnych mechanizmów powstawania zaburzeń.

Formułowane są obecnie niezmiernie nośne koncepcje na

temat struktury i funkcjonowania genomu człowieka.

Analiza rodowodów oraz klonowanie genów należy obecnie

uważać jedynie za narzędzia; celem staje się wyjaśnienie

mechanizmów powstawania wrodzonych wad

metabolicznych.

Badania wykonywane metodami biologii
molekularnej (potocznie badania genetyczne lub
badania PCR – od nazwy jednej ze stosowanych
technik) są najnowszą i dynamicznie rozwijającą się
dziedziną badań laboratoryjnych.

Badania tego typu polegają na wykrywaniu określonego
materiału genetycznego w próbce. Szukanym kodem
genetycznym może być np.:

-fragment DNA lub RNA czynnika chorobotwórczego, takiego
jak wirus (np. HPV, HCV, HBV) lub bakteria (np. Borrelia
Burgdorferi, Chlamydia Trachomatis
-fragment materiału genetycznego badanej osoby,
wskazujący na ryzyko zachorowania przez nią w przyszłości
na określone schorzenia uwarunkowane genetycznie, np.
choroby nowotworowe, choroba Alzheimera, choroba
Parkinsona, miażdżyca.

Badania genetyczne wykorzystywane są również coraz
częściej do ustalania pokrewieństwa (najczęściej
potwierdzenia lub wykluczenia ojcostwa).

Jest to szczegółowa lista nukleotydów składających się na

genom (kod genetyczny) każdego organizmu. Naukowcy

rozszyfrowali już mapę trzech miliardów nukleotydów

wchodzących w skład genomu ludzkiego. Pozwoli to

zidentyfikować każdy gen ludzkich chromosomów i

zrozumieć, za co jest on odpowiedzialny.

Wprowadzanie genów, których zadaniem jest

pobudzanie narządów do samodzielnego leczenia się, np.

pobudzałyby serce pacjenta wymagające chirurgicznego

wszczepienia bajpasów do budowania nowych naczyń

krwionośnych.

Modyfikacja organów

Mapa genów

Mutacja tylko jednego genu może wywołać ponad 4 tys.

chorób, a jeden procent dzieci rodzi się z potencjalną chorobą

wywołaną przez mutację jednego genu. Już teraz szeroko

stosowanym badaniem genetycznym jest diagnoza prenatalna.

Diagnoza prenatalna umożliwia zdobycie informacji, które

umożliwiają podjęcie przez rodziców odpowiedzialnej decyzji,

czy podejmują potencjalne ryzyko posiadania dziecka z wadami

rozwojowymi, czy też rezygnują z rodzicielstwa

.

Badania prenatalne

Wskazania do badań prenatalnych

-Kobieta ma więcej niż 35 lat.

-W rodzinie ciężarnej lub jej męża występowały wcześniej

choroby genetyczne.

-Przyszła matka urodziła wcześniej dziecko z wadą genetyczną

(np. z zespołem Downa) lub z wadą ośrodkowego układu

nerwowego (np. wodogłowiem, przepukliną mózgowo-

rdzeniową) albo z określoną grupą chorób metabolicznych

(m.in. mukowiscydozą).

-Test potrójny wykrył w surowicy krwi ciężarnej wysokie

stężenie alfa-fetoproteiny (białko wytwarzane w wątrobie i

jelicie płodu). Podwyższone wartości mogą sugerować m.in.

rozszczep kręgosłupa dziecka.

Wykorzystanie metody klonowania organów wewnętrznych

do transplantologii daje olbrzymie możliwości wytwarzania tkanek

i organów, które mają służyć do przeszczepu. W związku z tym, że

materiał genetyczny pochodziłby z organizmu pacjenta, zupełnie

znikłoby niebezpieczeństwo odrzucenia wyprodukowanego w ten

sposób narządu. Do tego celu służyć mają komórki macierzyste z

których pobiera się materiał genetyczny pacjenta i wszczepia do

komórki jajowej z której z kolei usunięto jądro. Jest to jak wyżej

zaznaczono metoda transferu lub transformacji jądra

komórkowego. Dalszy rozwój zarodka następuje już pod kontrolą

genomu pacjenta, co umożliwia wyhodowanie dowolnej tkanki lub

organu posiadającego materiał genetyczny chorego.

Transplantologia

Rozpoznanie chorób na drodze analizy genów.

Obecnie naukowcy są w stanie zdiagnozować niektóre

zaburzenia genetyczne, które ujawniają się jako

nieregularności sekwencji nukleotydów. Np. pląsawica

zwana chorobą Huntingtona (stopniowe pogarszanie się

stanu fizycznego i psychicznego) może być wykryta już w

okresie płodowym. Takie badania mogą również umożliwić

identyfikację genów odpowiedzialnych za większą

podatność organizmu na nowotwory. W takim przypadku

można byłoby zastosować leczenie zapobiegające

rozwojowi raka

Diagnostyka genetyczna

Badania mitochondrialnego DNA doprowadziły do

odkrycia nowej kategorii chorób, w której zaburzone są procesy

wytwarzania energii.

Przez pewien czas panowało przekonanie, że cała konstytucja

genetyczna człowieka jest determinowana przez geny

zlokalizowane w 46 poznanych chromosomach w jądrze

komórkowym. Choroby genetyczne łączono zatem z defektami

tych genów, takimi jak mutacje abberacje chromosomowe, a jako

trzecią klasę wyróżniono choroby uwarunkowane

wieloczynnikowo. Ostatnio wykazano jednak, że przyczyną

ciężkich zaburzeń nie mieszczących się w ustalonych

schematach chorób genetycznych mogą być zmiany informacji

genetycznej zlokalizowanym poza jądrem komórkowym.

Badania mitochondrialnego DNA

W każdej komórce występują setki mitochondriów, a

każda z nich zawiera kilka kopi kolistej DNA o długości

16,5 kilozasad. Chociaż większość białek

mitochondrialnych kodowanych jest przez geny jądrowe,

w wyniku mutacji nielicznych genów mitochondrialnych

może natąpić zakłócenie funkcji kompleksów

enzymatycznych wytwarzających energię w komórce. Do

cech odróżniających genom mitochondrialny od genomu

jądrowego należy dziedziczenie w formie przekazywania

cech przez matkę, a także heteroplazmia, która jest

przyczyną zróżnicowania przebiegu choroby w w rodzinie

.

Odkrycie chorób mitochondrialnych otworzyło nowy

rozdział w poznaniu patogenezy ludzkich chorób.

Zapłodnienie in vitro, inaczej zapłodnienie pozaustrojowe,

to metoda zapłodnienia polegająca na doprowadzeniu do

zapłodnienia komórki jajowej w warunkach laboratoryjnych,

poza ciałem matki.

Polega ono na przeprowadzeniu hormonalnie sterowanego

procesu owulacji, następnie na pobraniu komórek jajowych,

które są łączone z męskimi komórkami rozrodczymi

(plemnikami) w warunkach laboratoryjnych. Kiedy zapłodniona

komórka zaczyna się dzielić, zarodek przenoszony zostaje do

organizmu matki, by mógł zagnieździć się w ścianie macicy i

jeśli dojdzie do zagnieżdżenia, powstaje ciąża, która dalej

przebiega w sposób naturalny.

Zapłodnienie in

vitro

Jednym z najbardziej kontrowersyjnych zagadnień, którymi

zajmuje się inżynieria genetyczna jest klonowanie. Jest

to proces, który można rozumieć na kilka sposobów.

Po pierwsze na najniższym stopniu organizacji, czyli

otrzymywanie kopii fragmentów nici DNA, drugim znaczeniem

jest reprodukcja całych linii komórek, z których każda jest

kopią oryginału, trzeci, nieco wyższy stopień złożoności

przedstawia klonowanie jako proces reprodukcji embrionów

dokonywanej poprzez podział bliźniaczy, którego dokonuje

się na bardzo wczesnych etapach rozwoju embrionalnego.

A ostatecznie proces ten polega na stworzeniu osobnika

identycznego z osobnikiem, z którego pobrane zostało jądro

komórkowe z pominięciem rozmnażania płciowego

w warunkach in vitro. Najczęściej stosowaną techniką

w klonowaniu jest przeniesienie jądra komórkowego komórki

somatycznej jednego organizmu do komórki jajowej innego

organizmu, z której wcześniej usunięto jej własne jądro.

1996 roku sklonowano pierwszego ssaka- owcę

Dolly, zapoczątkowując tym samym rozwój współczesnej

inżynierii genetycznej. Naukowcy klonowali później myszy,

krowy i świnie, ale Dolly pozostała najsłynniejsza. Niestety

starzała się szybciej niż jej rówieśnicy, cierpiała na

artretyzm, nadwagę i chorobę płuc

.

Obecnie trwa niemalże wyścig o to kto klonuje pierwszy

człowieka. Sam fakt klonowania niesie ze sobą wątpliwości,

ale klonowanie człowieka nie jest tylko zabiegiem

laboratoryjnym, ale pociąga za sobą konsekwencje moralne

i etyczne. Sam twórca owcy Dolly Ian Wilmut krytycznie

wypowiadał się o chęci klonowania człowieka: "klonowanie

człowieka jest nieakceptowane społecznie i powinno

być prawnie zakazane". Swoją wypowiedź podparł licznymi

argumentami, miedzy innymi tym, że klonując człowieka

stwarza się czyjąś kopię, a żaden człowiek nie może

być traktowany jak gorszy egzemplarz oryginalnego osobnika.

Ponadto jak wiedzą wszyscy genetycy klonowanie człowieka jest

niezmiernie skomplikowanym zadaniem i wymaga wzięcia

pod uwagę znacznie większej liczby czynników niż w przypadku

innych organizmów. Poza tym sam klon człowieka nie koniecznie

musi być identyczny z organizmem rodzicielskim (będącym

dawcą genów), ponieważ należy wziąć pod uwagę jeszcze

materiał genetyczny zawarty w mitochondriach, a także różnego

rodzaju mutacje, które mogły zajść w czasie życia osobniczego

osobnika, od którego pobrano geny

.

Przeogromna liczba odkryć w genetyce i towarzyszący jej

zalew informacji, prowadzą do lepszego zrozumienia podłoża

chorób monogenowych i rzucają światło na etiologię chorób

poligenowych i wieloczynnikowych.

Przyszłość przyniesie zapewne wiele nowych odkryć , które

ułatwią zrozumienie podłoża genetycznego kolejnych chorób a to

przełoży się na opracowanie skutecznych strategii

terapeutycznych.

Bibliografia:

1. Bruce. R. Korf, Genetyka człowieka-rozwiązywanie

problemów medycznych, wyd. naukowe PWN, Warszawa

2003.

2. John R. Bradley, Dawid R. Johnson, Barbara R. Pober.

Genetyka medyczna. Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa

2009

3. http://

www.ncbi.nlm.nih.gov

4. Witold Bartnik. Postępy nauk medycznych, progress in

medicine. Warszawa 2004

5. Edward S. Tobias, Michael Connor, Malcolm Ferguson-

Smith. Genetyka madyczna. PZWL