Biológiai modellezés: az egér nem ember

Egy új tanulmány eredményei az egérmodellek alkalmazásával kapcsolatban nagyobb óvatosságra, alaposabb körültekintésre hívják fel a kutatók figyelmét. Ugyanazok a gének egérben és emberben egészen más jelentőséggel bírhatnak, így az általuk irányított folyamatok kimenetele is nagyban különbözhet egymástól.

A biológiai kutatólaboratóriumok kedvelt modellállata az egér. Ennek legfőbb oka, hogy genetikai örökítőanyagának, azaz DNS-állományának szekvenciája ismert, és 85%-ban megegyezik az emberével. Így a különböző kórfolyamatok lezajlása a szervezetükben sok esetben nagyon hasonlít a főemlősökben végbemenő folyamatokra. Hasonlóan reagálnak a különféle hatóanyagokra, terápiás szerekre is, így gyakran kísérleti fázisban lévő gyógyszerek tesztelésére, emberi betegségek modellezésére, vizsgálatára használják őket. (Ráadásul az egér rendkívül szapora és meglehetősen igénytelen állat, könnyen tartható fogságban.)

A nagyfokú genetikai hasonlóság azonban nem minden esetben jelent garanciát arra, hogy a kapott vizsgálati eredmények a kutatások későbbi fázisában, főemlősökben is ugyanazzal a következtetéssel zárulnak majd. Ennek a jelenségnek az alapjait tárták fel a Michigan Egyetem evolúcióbiológusai, Jianzhi Zhang és kollégái. Eredményeik azt mutatják, hogy ugyanazok a gének egérben és emberben egészen más jelentőséggel bírhatnak, így az általuk irányított folyamatok kimenetele is nagyban különbözhet egymástól. Ez pedig leginkább éppen a különféle betegségek modellezésekor jelenthet problémát.

"Nem annyira nélkülözhetetlen" gének

Az amerikai kutatócsoport az ember számára létfontosságú gének egérben is megtalálható változatainak vizsgálatát végezte el. A létfontosságú gének a túlélésben és az önfenntartásban, szaporodásban játszanak szerepet. A tudósok azt várták, hogy ha az egyes géneket egérben "elrontják" - vagyis a géntechnológia módszereivel működését ellehetetlenítik -, az az egér terméketlenségéhez, esetleg ivarérett kora előtti pusztulásához vezet. Ezzel ellentétben az egerek sok esetben sikeresen túléltek, és termékeny utódokat hoztak létre, mielőtt elpusztultak volna.

Zhang professzor és kollégái összesen 120 gént vizsgáltak meg, amelynek igen nagy hányada, 22%-a az egér esetén nem mutatkozott "teljesen" nélkülözhetetlennek. További különlegesség, hogy az ezen gének által kódolt fehérjék jórészt az úgynevezett vakuolumban, a sejtek anyagcsere-folyamatai során keletkező bomlástermékek lebontásáért, elkülönítéséért felelős sejtszervecskében működnek.

Ha ezek a fehérjék hiányoznak az ember esetében, akkor a káros anyagok nem tudnak lebomlani a sejtekben. A felgyülemlett méreganyagok pedig végzetes kimenetelű idegrendszeri elváltozásokat okozhatnak akár az egyedfejlődés korai szakaszában. Az egérnél ugyanez történik, csak épp az életciklus egy jóval későbbi fázisában, a szaporodóképes kor elérése, utódok nemzése után.

18-szor több káros bomlástermék az emberben

Az evolúcióbiológusok a felfedezés okaira is igyekeztek magyarázatot találni. Ehhez megalkottak egy matematikai indexet, amely jellemzi a bomlástermékek kialakulásának sebességét (úgynevezett anyagcsere-ráta), és figyelembe veszi az ivarérett kor elérésének idejét is, majd ennek felhasználásával összehasonlították az egér és az ember anyagcsere-folyamatait.

Azt kapták, hogy a káros bomlástermékek mennyisége (testtömeg/gramm mértékegységben) a születéstől az ivarérett kor eléréséig az emberben pontosan tizennyolcszor nagyobb, mint az egérben. Ez azt jelenti, hogy az emberi szervezetnek - az egérhez képest - sokkal hatékonyabban kell megoldania a működés során keletkező méreganyagok elkülönítését, lebontását.

A tudósok mindezt azzal magyarázzák, hogy a főemlősök evolúciójával az élettartam folyamatosan nőtt, s ezzel együtt az ivarérett kor elérése is kitolódott. A hosszú élet során egyre fontosabbá vált a káros bomlástermékek lebontásának hatékony szabályozása, ami végül odáig vezetett, hogy a rágcsálóknál még kevéssé fejlett mechanizmust az ember esetén már nélkülözhetetlenné vált fehérjék génjei vezénylik.