Honnan jövünk és merre tartunk emberiségként? Vladimír Ferák egyetemi docens, az egykori Csehszlovákia emberi genetikájának egyik "atyja", aki a Comenius Egyetem Természettudományi Karán és jelenleg a GHC Genetics SK humán DNS-ét tanulmányozta, erre a kérdésre választ keres. Beszéltünk vele a genetika jövőjéről és a "gyerekek tervezéséről".

A DNS által elrejtett meglepetés

Genetikusként megvan a válasz arra, miért lenyűgözik az embereket származásuk megismerése?
Több mint 120 évvel ezelőtt Paul Gauguin híres monumentális festményt festett „Honnan jövünk? Kik vagyunk? Hová megyünk? ”Nem ő volt az első, aki feltette ezt a nagy hármas kérdést. Civilizációnk már ősidők óta kérdezi, tudjuk, hogy az ókori Görögország filozófusai már a választ keresték. Minél pontosabban tudjuk megválaszolni az első kérdést, ahonnan származunk, annál megbízhatóbbak lesznek a válaszok a másik kettőre.

A történelem vagy a régészet megpróbálja megválaszolni az első kérdést.
Az elmúlt 20-25 év során a genetika egyesítette erőfeszítéseit, hogy megtanulják kihasználni azt a tényt, hogy még azt is, ami nincs megírva könyvekben, regiszterekben, krónikákban és más történelmi feljegyzésekben, legalább részben beírják a DNS-eink. Az elmúlt években megtanultuk megfejteni és értelmezni.

szabású
Paul Gauguin 1897-ben D’où Venons Nous/Que Sommes Nous/Où Allons Nous nevű posztimpresszionista festményt festett. Fotó: Wikimedia.com

Ez lenyűgözi személyesen a genetikai kutatásokat?
A genetika leginkább az a lenyűgöz, hogy kompetensen tud kommentálni olyan dolgokat, amelyekre senki sem számított volna néhány évtizeddel ezelőtt. 65 évvel ezelőtt, amikor Watsonnak és Cricknek sikerült tisztázniuk a DNS szerkezetét, nem volt nehéz kitalálni, hogy ez egy olyan felfedezés volt, amelynek hatalmas potenciális hatása van az orvostudományban. De abban az időben a világon senki sem gondolta, hogy ez forradalmat váltana ki a kriminológiában, mert ez lehetővé tenné a személyek egyértelmű azonosítását kis biológiai nyomok alapján, vagy a vitatott apaság megbízható meghatározásában. És még 25 évvel ezelőtt, amikor ez már mindennapos volt, még a legvadabb fantáziájú ember sem gondolta volna, hogy a DNS-elemzés lehetővé teszi az emberi populációk kontinensek közötti vándorlásának nyomon követését. Vagy azt, hogy megtudhatjuk, hogy génjeink mely részei, és amelyek különösen a neandervölgyiektől vagy az akkor teljesen ismeretlen Denisektől származnak - akiket DNS-elemzés nélkül még mindig nem ismernénk. Ezek a legváratlanabb és ezért a legvonzóbb eredmények, amelyeket a DNS-szerkezet ismerete lehetővé tett.

Ajánljuk:

Nézzük meg a kérdés harmadik részét, amelyet Gauguin feltett magának. Hová megyünk, mint emberiség. Mit kínálhat a genetika a jövőben?
Néhány elvárás, amikor az orvostudományban maradunk, nagyon reális, mások reálisnak tűnnek, de nem teljesen biztos, hogy teljesülnek-e, és mások véleményem szerint teljesen a valóságon kívül esnek.

Génterápia és egyéb kísérletek

Szerinted mi a reális?
Valójában reálisan számíthatunk arra, hogy a DNS-elemzés lehetővé teszi bármely genetikailag megalapozott betegség megbízható diagnosztizálását. Ez részben ma már megtörténik: a legtöbb monogén betegség, vagyis azok, amelyeket egyetlen gén mutációi okoznak, már DNS-elemzéssel kimutatható, és a több gén kölcsönhatása által okozott betegségek fokozatosan ebbe a kategóriába kerülnek. Ugyanez vonatkozik a rákos megbetegedésekre is, amelyekben a DNS-elemzést egyre inkább használják.

Ami az utóbbi csoportba tartozik?
A génterápia, azaz a genetikai és a rákbetegségek DNS-módosítással történő kezelése azon csoportba tartozik, ahol az elvárások nagyok, de nem teljesen világos, hogy ezek mennyiben reálisak is.

És mit gondol a génterápiáról és a genetikai betegségek kezeléséről?
Nagyon szeretném, ha ez a terápia valóban a helyszínre kerülne, és sokat segítene a genetikai betegségek, legalábbis a monogénes betegségek kezelésében, amelyeket egy gén változása vagy mutációja okoz. Körülbelül 5000 ilyen betegséget ismerünk ma, például cisztás fibrózist, fenilketonuriát, izomdisztrófiát, hemofíliát és másokat. Az ismertebbeket említem, de sok van, amelyek viszonylag ismeretlenek, főleg azért, mert nagyon ritkák. Bár összesen olyan sokan vannak, ennek következtében az emberek körülbelül 1-2 százalékát érintik. Remélem, hogy a génterápia ebből a betegségből a legtöbb, vagy legalábbis sok esetben a standard lesz, bár ezért nem tenném a kezemet a tűzbe.

Vladimír Ferák a genetika egyik megalapítója a volt Csehszlovákiában. Fotó: Miro Nôta

Milyen akadályokat látsz ott?
Nem vagyok szakértő ezen a területen, de érdeklődéssel követem a témával foglalkozó szakirodalmat. Úgy látom, hogy talán 30 éve mondják: „Ez 5-10 év kérdése, és a génterápia elvileg megoldódik.” Bár hihetetlen mennyiségű pénzt és erőfeszítést fordítottak erre a területre, arról nem is beszélve szellemi befektetés, még mindig úgy néz ki, hogy az 5–10 év előttünk áll ... Nos, nem akarok túl pesszimista lenni. Az elmúlt években a génterápia valóban jelentős sikereket ért el.

Például mit?
Protokollokat fejlesztettek ki több betegség kezelésére, amelyek közül néhány sikeresen átment a szükséges teszteken, és a gyakorlatban is megvalósítja őket, mások előkészítésük előrehaladott állapotában vannak. Ennek legfőbb érdeme a modern molekuláris genetika módszertani csodája, a közelmúltban kifejlesztett, CRISPR-Cas9 esetlen elnevezésű genom szerkesztési módszere. Általában várható, hogy ez a módszer jelentős áttörést tesz lehetővé a génterápiában; végül már megmutatta hatalmas potenciálját az állatok, növények és mikroorganizmusok genetikai módosításában. Bár hozzá kell tenni, hogy ugyanezt elvárták a múltban más módszerek is…

Személyre szabott gyermekek

Ezek továbbra is reálisnak tűnő elvárások. A genetikai kutatás melyik alkalmazását tartja irreálisnak?
Olyan ötlet, remény vagy fenyegetés - attól függően, hogy hogyan nézel rá -, hogy megtervezett gyermekeket, kérésre gyermekeket lehet majd előállítani. A sci-fi irodalom csak egy rendetlenség az ilyen gyerekekkel, a valóságban nem léteznek, és személy szerint meg vagyok győződve arról, hogy ezen a területen hosszú évtizedekig nem fog történni semmi alapvető.

Miért gondolod?
Két olyan helyzetben hasznos mérlegelni a magzati DNS manipulálásának lehetőségét. Az egyik lehetőség egy adott genetikai betegség ilyen módon történő kezelése. A második az, hogy olyan tulajdonságokat adjunk a gyermeknek, amelyek a szülők vagy a társadalom szempontjából kívánatosak. Az elsőben a megvalósítás lehetőségének fontosságát látom, bár csak kevés valós helyzetben. Ez utóbbiban egyrészt azonnal számos etikai problémával találkozunk, másrészt túl vannak a jelenlegi genetika hatókörén, és nagyon sokáig ott maradnak.

Tehát menjünk rendben. Mit gondol a magzat DNS-jének módosításáról a genetikai betegség megelőzése érdekében?
Az embrió DNS manipulálása technikailag lehetséges, például az említett CRISPR-Cas9 módszerrel. Noha nehéz bizonyos helyzetekben, elvileg lehetséges. Ezt tette a kínai biofizikus He Jian-kui tavaly novemberben, amikor megtermékenyített petesejtben, kémcsőben módosította a CCR5 gént olyan verzióra, amely megakadályozza az AIDS vírus bejutását a leukocitákba. A később született ikrek nem valószínű, hogy megbetegednének AIDS-ben. Ez a cselekedet indokolt kritikahullámot és negatív reakciókat váltott ki gyakorlatilag az egész szakmai és laikus közösségben.

Nem csoda.
Így van, a HIV megelőzéséhez nem kell ilyen bonyolult és drága eljárásokat alkalmazni, elegendő egy egyszerű óvszer. Ha azonban meghaladjuk ezt az esetet, akkor a genetikai betegségeket okozó mutációk a jövőben is korrigálhatók ezzel a módszerrel.

Ezen a területen is vannak további kísérletek?
Például júliusban Denis Rebrikov orosz molekuláris genetikus bejelentette azon szándékát, hogy öt házaspárnál alkalmazza a CRISPR-módszert, ahol mindkét házastárs süket a homozigóta állapotban lévő GJB2 gén mutációja miatt, jelezve, hogy mindkét esetben mutáció van. a gén másolatai. Ezért az ilyen szülők minden gyermekének mindkét szülőtől meg kell örökölnie egy mutált gént, tehát őket is érinteni kell. A betegség egérmodelljével végzett kísérletek azt mutatták, hogy a CRISPR kijavítja a betegség kijavítását, ezért nem lehet kifogás ennek a módszernek az emberekben történő alkalmazása ellen. De - és ez a "de" fontos - a gyakorlatban rendkívül ritka helyzetek, amelyekben lehetséges egy ilyen eljárás alkalmazása. A valóságban a helyzet szinte mindig olyan, hogy az ivarsejteknek csak egy része, azaz a megtermékenyített petesejtek örökölnek kedvezőtlen genetikai kombinációt, a többiek rendben vannak.

Ami ebből következik?
Először még a méhbe történő beültetése előtt meg kell határozni, hogy az embrió rendelkezik-e a korrigálni kívánt mutációval. A preimplantációs genetikai diagnosztika módszereit hosszú ideje fejlesztik és megbízhatóan működnek. Ezután válassza ki azt az embriót, amely nem tartalmazza a nem kívánt mutációt. Azonban nem válasszuk ki azokat, amelyek rendelkeznek a mutációval, majd nehéz módon korrigáljuk - például a CRISPR-Cas9 segítségével. Tehát nagyon ritkán fordul elő annak szükségessége, hogy az embrió DNS-t úgy módosítsák, hogy genetikai károsodás nélkül születhessen meg. Az a tény, hogy Rebrikovnak öt házaspárt sikerült találnia, ahol mindkét házastársat azonos típusú genetikai süketség érinti, mind az a tény okozza, hogy a betegek elszigetelt szibériai populációból származnak, ahol a felelős mutáció sokkal gyakoribb, mint másutt, és az a tény, hogy a siketek szoros házasságot kötnek a házasságokhoz - mert könnyebben kommunikálnak egymással. Ez azonban meglehetősen ritka más genetikai betegségben szenvedő betegeknél.

Aztán megvan a második helyzet, amikor a szülők bizonyos tulajdonságokat, például magas intelligenciát szeretnének a gyermekbe illeszteni.
A sci-fi szakirodalomban és filmekben gyakori az az elképzelés, hogy a szülők genetikai klinikára érkeznek azzal a követeléssel, hogy születendő gyermekük más Einstein, Mozart vagy Federer legyen. A valóság sokkal prózaibb. Még akkor is, ha figyelmen kívül hagyjuk egy ilyen eljárás etikai kérdéseit, és tisztán szakmai szinten maradunk, az ilyen genetikailag tervezett gyermekek létrehozása teljesen meghaladja a jelenlegi tudomány hatókörét, és nagyon sokáig ott marad.

Ami a legnehezebb?
Hatalmas számú gén, szabályozó régió és más DNS-szekvencia vesz részt az olyan összetett tulajdonságok genetikai meghatározásában, mint intelligencia, tehetség, specifikus tehetség, fizikai megjelenés és hasonlók, amelyeknek csak egy apró hányada ismert. Ezenkívül olyan módon lépnek kapcsolatba egymással, amelyet még közel sem ismerünk. Ez egy teljesen más helyzet, mint az egyetlen gén által okozott tulajdonságok és tulajdonságok, például a vércsoportok vagy a monogén örökletes betegségek, vagy néhány jól tanulmányozott gén, például a bőr, a haj vagy az írisz pigmentációja által okozott tulajdonságokkal. Mondjuk azt sem, hogy kérésre ma nem készíthetünk kék szemű babát.

Véleménye szerint ez a jövőben lehetséges lesz?
A szem pigmentációját csak néhány tucat gén feltételezi, amelyek többségét már azonosították, ezért reális elképzelni, hogy eljárás fog kialakulni a szerkesztésükhöz. Bár határozottan hiszem, hogy soha nem fogják használni a gyakorlatban.

Tehát a szemszín könnyebben megtervezhető, mint például az intelligencia?
Ma még nem is tudjuk azonosítani, nem javítani az intelligenciát, tehetséget és hasonló összetett tulajdonságokat DNS-szinten. Nincs olyan genetikai laboratórium, amely meghatározhatná a DNS-minták közül azt, amelyik kivételesen matematikailag tehetséges emberhez tartozik, amely egy szépségverseny győzteséhez tartozik, és amely egy zenei zsenihez tartozik. Senki sem teheti meg. Mivel még nem tudjuk, hogyan lehet ezeket a tulajdonságokat DNS-szinten azonosítani, nem tudjuk javítani őket. Nem csak nem tudjuk, de valószínűleg nagyon sokáig nem is fogjuk tudni. Nem tudok rólad, de én személy szerint inkább élvezem, mintsem bánom.

Doc. RNDr. Vladimir Ferak, CSc.
Dolgozott a pozsonyi Károly Egyetem Természettudományi Karán, ahol a Molekuláris Biológia Tanszék vezetője volt, és két cikluson át a Kar dékánja volt. Több mint 30 éves tapasztalattal rendelkezik az emberi DNS-elemzés területén, és mint a DNS-azonosítás megalapítója a volt Csehszlovákiában, megkapta a Forensic Magna-díjat a Csehszlovák Törvényszéki Genetikai Társaságtól. Ma a GHC GENETICS SK laboratóriumában dolgozik.

A Vladimír Ferákkal készített teljes interjút a genetikai kutatás jelenéről és jövőjéről a Forbes NEXT különszámában olvashatja el. Itt vásárolhatja meg.