Genetyka kliniczna i poradnictwo genetyczne w pigułce

"Światło i Cienie" nr 3/2004

Genetyka powszechnie definiowana jako nauka o genach wiąże się ze sztuką funkcjonowania organizmu według określonych praw i instrukcji. Na pytanie, gdzie są i co to są geny zwykle odpowiadam, że w milionach naszych komórek, w których jest jądro komórkowe i mitochondria. W nich znajdują się skręcone nici kwasu dezoksyrybonukleinowego, który w skrócie zapisujemy jako DNA. Nasze geny są utworzone z poszczególnych odcinków DNA, który posiada zakodowane ważne informacje, jak ma funkcjonować nasz organizm, jak się rozwijać od poczęcia do późnej starości, jak przekazać cały nasz potencjał biologiczny następnym pokoleniom. W każdej komórce somatycznej jest w zasadzie ten sam materiał genetyczny, tylko w różnym stopniu aktywny i wykorzystywany z zależności od potrzeb. Jest informacja, z której komórka korzysta stale i jest taka, której nigdy nie będzie odczytywała. Impulsem do korzystania z tej bazy danych są czynniki środowiskowe, począwszy od zmian wewnątrz komórki poprzez oddziaływania międzykomórkowe, międzytkankowe, międzynarządowe, aż po czynniki działające na cały organizm, poprzez to co zjadamy, w czym przebywamy, czym oddychamy i co do nas dotrze fizycznie, jak np. promieniowanie kosmiczne czy głos matki a potem nauczycielki (pobudzając delikatne geny mózgowia dziecka kształtujące pamięć i umysłowość). Stopień złożoności funkcjonowania organizmu jest niewyobrażalny, a jednocześnie fundamentalne zasady, którymi się kieruje cześć informatyczna naszego organizmu poprzez DNA mogą być zrozumiałe dla laika i zupełnie proste, a przez to, fascynujące.

Strukturę DNA poznano ponad pięćdziesiąt lat temu, kiedy podpatrzono, że DNA w promieniach rentgenowskich ulega dyfrakcji i charakterystycznemu ugięciu, jakie dać może tylko jego spiralna struktura heliksu. Spiralny DNA jest przemyślnie upakowany i nawinięty na koraliki białkowe, inaczej mówiąc na dyski histonowe tworząc tzw. chromatynę. Dostęp do zapisu informacji genetycznej chroniony jest w chromatynie poprzez silną kondensacje chodzącego w jej skład białka. Porządnie spakowana chromatyna to chromosomy widoczne w swoistej formie podziału komórki zwanej metafazą. Ostatnio okazało się, że udostępnianiem odczytu informacji genetycznej zawartej w DNA (bądź RNA) zarządza bardzo skomplikowana maszyneria biochemiczna oparta na bazie niezwykle precyzyjnych relacji pomiędzy poszczególnymi białkami regulatorowymi z zewnątrz i tymi, które tworzą strukturę chromatyny. Odbywa się ten proces w komórce w stadium między podziałowym czyli interfazie, kiedy chromatyna się rozluźnia i ułatwia dostęp czynnikom regulatorowym i kierującym przetwarzaniem danych zawartych w DNA. Podstawowe cegiełki DNA to nukleotydy. W ramach projektu poznania genomu człowieka policzono, że jest ich około 30 000 a najważniejsza sprawa, to kolejność ułożenia tych cegiełek - swoistych literek kodu genetycznego. Czasem wystarczy drobna pomyłka i taka zmiana, jak wypadnięcie tylko jednej literki może wpływać na powstanie poważnych zaburzeń rozwojowych organizmu, prowadzących do wystąpienia tzw. chorób genetycznych. Nazywamy je mutacjami. Czasem taka sama zmiana, ale w innym miejscu DNA nie zmienia zasadniczo funkcji organizmu, ale tylko w wyjątkowych przypadkach współistnienia pewnych odmienności może mieć znaczenie dla funkcji organizmu. Nazywamy to polimorfizmem. Upraszczając mutacje prowadzą do schorzeń genetycznych a polimorfizm może być związany z predyspozycją genetyczną.

Pod mikroskopem świetlnym nie widać DNA tylko jakby jego mieszkanie - chromosomy, który widoczne są, kiedy DNA nie jest odczytywany, bądź wykorzystywany do potrzeb funkcjonowania organizmu. Można przyjąć, że sobie spokojnie śpi, a tak naprawdę, to dzięki przechodzeniu chromosomów do komórek potomnych przemieszcza się w nich do komórek potomnych, budując potem całą przyszłość organizmu, jego narządów, tkanek a poprzez komórki rozrodcze przyszłość całych pokoleń.

W każdej komórce człowieka są zazwyczaj dwadzieścia trzy pary chromosomów. Można je policzyć pod mikroskopem świetlnym i ocenić prawidłowość budowy poprzez odpowiednie barwienie w poprzeczne paski lub wywoływać kolorowe świecenie w bardziej wyrafinowany sposób za pomocą metod fluorescencyjnych tzw. FISH. Oglądanie, liczenie i analiza budowy chromosomów człowieka nazywa się badaniem cytogenetycznym i służy jako podstawa określenia kariotypu czyli zapisu charakterystycznej dla wszystkich komórek całkowitej liczby chromosomów, a także rodzaju chromosomów płci i ewentualnie zmian zwanych aberracjami chromosomowymi. Genetyka kliniczna posługuje się tym badaniem w celu potwierdzenia bądź ustalenia diagnozy jednej tylko grupy około 400 różnych schorzeń przebiegających ze zmianami kariotypu. Najbardziej znanym jest zespól Downa z dodatkowym chromosomem 21. Mniej zespół Patau, Edwardsa, Turnera, Klinefeltera, a także zespół Wolfa-Hirschhorna z monosomia 4p, częściowej trisomii 9p czy zespół Krzyku kociego z monosomią 5p. Rozpoznanie stawia się najczęściej w okresie dziecięcym na podstawie odmienności rozwoju umysłowego i obecności szeregu cech dysmorficznych, którym mogą towarzyszyć wady rozwojowe narządów wewnętrznych, np. serca, nerek czy wady kostne, zaburzenia rozwoju mowy. Podstawą do określenia kariotypu są także niepowodzenia ciążowe lub niepłodność spowodowane przegrupowaniami segmentów chromosomowych zwanych translokacjami lub inwersjami chromosomów.

Bywa tak, ze kariotyp jest prawidłowy i to oznacza, ze zmiany genetyczne są niewidoczne i trzeba ich poszukiwać innymi sposobami korzystając z metod biologii molekularnej. Należy jednak wiedzieć, którego genu czy grupy genów mogą dotyczyć i gdzie w chromosomie dany gen jest położony. Jest to ogromna wiedza i diagnostyka może być ukierunkowana właściwie przez lekarza genetyka i prowadzona przez cała sieć laboratoriów nie tylko na poziomie naszego kraju, ale nawet całej Europy. Zależy to od formy schorzenia. Oprócz chorób chromosomowych wyróżnia się choroby monogenowe, kiedy uszkodzeniu ulega pojedynczy gen, choroby poligenowe, kiedy uszkodzonych genów jest więcej, choroby mitochondrialne, gdy zmiana dotyczy DNA pozajądrowego itd. Szacuje się, że każda z grup to kilka tysięcy różnych schorzeń i szereg z nich nie jest jeszcze dobrze poznanych.

Każda osoba, która posiada zmiany natury genetycznej ma prawo skierowania do poradni genetycznej, w której uzyskuje i niezbędne informacje o naturze i formie schorzenia w ramach poradnictwa genetycznego. Poradnictwo genetyczne to proces diagnostyczno-prognostyczny, który polega na przekazywaniu informacji osobom z zaburzeniami genetycznymi oraz ich rodzinom. Informacje obejmują zagadnienia istoty dziedziczenia oraz wpływu zmian genetycznych na stan zdrowia i przebieg rozwoju dziecka.

Istotnym elementem porady jest oszacowanie wielkości prawdopodobieństwa powtórzenia się danej zmiany w rodzinie. W schorzeniach monogenowych można przewidzieć, czy dane schorzenie dziedziczy się w sposób autosomowy dominujący, recesywny czy sprzężony z płcią. W praktyce poradnictwa genetycznego prowadzi się analizę rodowodowa wykonując rysunek drzewa genealogicznego. Stąd wybierając się po poradę warto przypomnieć sobie o rodzicach i ich rodzeństwie, o babci i dziadku, jakie mieli problemy zdrowotne i kiedy się urodzili. Szereg takich informacji, co najmniej w trzech pokoleniach jest potrzebnych do ustalenia indywidualnego ryzyka genetycznego.

Zapis zmiany genetycznej najczęściej przekreśla widzenie dziecka, jako człowieka potrzebującego szczególnej i profesjonalnej pomocy, a także traktowania jego potrzeb społecznych i emocjonalnych na równi z innymi.

Porada genetyczna powinna uwzględnić problem, jak sobie poradzić z obecnością odmienności genetycznej u dziecka oraz z obecnością zespołu frustracyjnego w rodzinie, jak uniknąć wytworzenia wtórnego upośledzenia umysłowego u dziecka i jakie mogą być możliwości zapobiegania negatywnym skutkom odmienności genetycznej.

Życie z chromosomowym/genetycznym piętnem nie jest łatwe. Ale temu wcale nie są winne geny bądź chromosomy.

prof. Alina T. Midro