Csak most kezdődik az új orvostudomány

Közel tíz évvel ezelőtt az egész világ ünnepelte az ember genetikai információjának megfejtését, amely egy új orvostudomány születését ígérte. Egy új orvostudományét, amely a tüneti kezelések helyett végre az alapokat ragadja majd meg. Az elmúlt tíz évben azonban inkább a technológia fejlődött ezen a területen, és sok alapvető összefüggést fedeztek fel gének és betegségek között. Az alkalmazások többsége, az új gyógyászat a következő évtizedben jöhet.

Francis Collins, a Humán Genom Program akkori vezetője és Craig Venter, a Celera Genomics nevű cég vezére 2000. június 26-án Bill Clinton amerikai elnökkel közösen jelentették be, hogy elkészültek a teljes emberi genetikai állomány (genom) bázissorrend-adatainak első, durva meghatározásával, azaz a genom első szekvenálásával. A két, egymással nem túl jó viszonyban lévő kutatói vonal "békét kötött", és fél évvel később a Nature-ben, illetve a Sceince-ben egyszerre jelentek meg az eredményeik. A világ ünnepelt, és az orvostudomány új alapokra való helyezéséről beszélt. Mi vált valóra a nagy reményekből egy évtized alatt? A Nature az esemény tízéves évfordulója előtt mindkét kutatótól megkérdezte, hogy mit gondolnak az eddigi eredményekről, valamint a genomika várható jövőjéről.

Collins - jelenleg az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézetek (NIH) igazgatója - már a 2000-es bejelentést követően is összeállított egy hatpontos jóslatot a következő évtizedre. Eszerint mára több olyan genetikai teszt is elérhető lesz, amelyek alkalmasak lesznek a kóros állapotok előrejelzésére, a genetikai adatok alapján pedig csökkenthetővé válik a különféle betegségek kockázata. A háziorvosi gyakorlatban elterjed a genetikai orvoslás, emellett széles körben hozzáférhetőek lesznek a petesejtek beültetése előtti genetikai vizsgálatok. Az Egyesült Államokban érvénybe lép a genetikai diszkriminációt tiltó rendelkezés, de a genetikai orvosláshoz való hozzáférés egyenlőtlen marad, különösen a fejlődő világban. Mi valósult meg mindebből?

A genetikai tesztek valóban elérhetővé váltak, de még nem eléggé pontosak. A kockázatcsökkentésben - legalábbis az átlag népesség körében - egyelőre csak ezekre az adatokra hagyatkozhatnak az orvosok. Háziorvosunknak ma még nincs hozzáférése a genetikai adatainkhoz, de már elvégezték az első családi genomelemzést: ebből kiderült, hogy átlagosan hány mutációt adunk át utódainknak, és egyértelművé vált egy ritka betegség pontos genetikai oka is. Az USA-ban valóban életbe lépett az a törvény, amely a munkahelyeken megtiltja a genetikai alapú diszkriminációt: hiába derül ki, hogy valakinek egy adott betegségre hajlamosító génjei vannak, nem bocsáthatják el csak ezért az alkalmazottat. Végül igaznak bizonyult az is, hogy az egyelőre még gyerekcipőben járó genetikai alapú orvosláshoz - anyagi helyzetünktől függően - csak eltérő mértékben férhetünk hozzá.

"Jóslataim ellentmondásosan ugyan, de majdnem mindenben valóra váltak. Az egészségügy genomikai forradalmának megvalósulása továbbra is teljesen reális, csak a gyors, drámai sikerekben reménykedők lehetnek némileg csalódottak" - írja a Nature legújabb számában Collins.

Francis Collins: A Humán Genom Program az emberek többségének egészségügyi ellátására ma még nincs közvetlen hatással

Génváltozatok és betegségek: hiányos megfelelések

A teljes emberi genetikai állományra kiterjedő vizsgálatokkal számos olyan génváltozatot azonosítottak a genomban, amelyek hozzárendelhetőek bizonyos külsőleg is megfigyelhető (fenotípusos) jegyekhez. Ilyen lehet például a vérnyomás vagy a testsúly értékei, illetve az, hogy miért alakul ki valakinél egy adott betegség. Ezeknek az elemzéseknek köszönhetően ma már rengeteg olyan génváltozat ismert, amelyek szerepet játszanak a szívbetegségek, a cukorbetegség, a rosszindulatú daganatok vagy az autoimmun betegségek kialakulásában. Ez azonban csak az első lépés a személyre szabott egészségügy felé, hiszen a "génváltozat-betegség" megfeleltetések ma még igencsak hiányosak.

A bázissorrendek elemzése egyre gyorsabb, a költségek is folyamatosan csökkenek, de a klinikai gyakorlatba mindez még nem építhető be azonnal. "A Humán Genom Program az emberek többségének egészségügyi ellátására ma még nincs közvetlen hatással. Számos olyan eredmény is van azonban, ami már ma is bárki számára elérhető. Hatékony új gyógyszereket fejlesztettek ki egyes rákfélék ellen, emellett genetikai tesztekkel jelezhető előre például az, hogy egyes emlőrákos betegeknél hatékony lesz-e kemoterápia. Meghatározták a vaksághoz vezető, igen elterjedt időskori szembetegség fő kockázati tényezőit, és több hatóanyag esetében is előre megjósolható a gyógyszerválasz" - írja Collins.

Craig Venter (jobbra), a genomszekvenálást 2000-re szintén befejező Celera Genomics alapítója szinte mindenben egyetért Collins-szal. "Genetikai állományunk adatai önmagukban még nem sokat érnek. Orvosi szempontból az lesz az igazi előrelépés, ha ezeket az adatsorokat a fenotípusos jellemzőkkel is sikerül összekapcsolni. Ez a feladat azonban jóval nagyobb kihívást jelent, mint amivel mi néztünk szembe egy évtizeddel ezelőtt. A génműködés és a betegségek kialakulása közti kapcsolatok igen összetettek, a bázissorrendek puszta ismerete viszont nem nyújt elegendő információt ezekről az összefüggésekről. A mai orvosi gyakorlatot azok az újabb vizsgálatok fogják alapjaiban megváltoztatni, amelyek az emberek genetikai változatosságának a betegségekkel és más élettani jellemzőkkel fennálló kapcsolatát is tisztázzák" - írja Venter.

A mainál ezerszer gyorsabb szuperszámítógépre lesz szükség

A továbblépéshez több tízezer ember teljes genetikai állományának bázissorrend-adatait kell összegyűjteni, majd mindezt összevetni a különféle betegségek digitális formában elérhető adatállományával. Az utóbbi adatok egy részét egy egyszerű kérdőív segítségével is fel lehetne venni, például ha a résztvevők igen/nem választ adnak arra a kérdésre, hogy cukorbetegek-e vagy sem. A részletesebb adatgyűjtés az arra vonatkozó válaszokat is magában foglalná, hogy mikor alakult ki a betegség, illetve milyen súlyosságú klinikai tünetek jelentkeznek az adott személynél. A cukorbetegségnél ilyenkor egy pontozó skálán adnák meg, hogy jelentkezett-e már ideg- vagy érkárosodás, mennyi gyógyszert szed a beteg, valamint hogy mik a betegség családi előzményei. A pontrendszer alapján eltérő kategóriákba lehetne sorolni a pácienseket a betegség típusától, előrehaladásától és súlyosságától függően.

"Ha a fenti összes információt begyűjtenénk, jelenleg még akkor sem tudnánk hasznosítani őket. Egyelőre ugyanis nem rendelkezünk azzal a számítástechnikai infrastruktúrával, amellyel több ezres nagyságrendben is lehetővé válna a geno- és fenotípusadatok összehasonlítása. Ehhez egy olyan szuperszámítógépre lesz szükség, amely nagyjából ezerszer gyorsabb a ma létező legnagyobb sebességű gépeknél" - írja Venter. A gének és a betegségek kapcsolatának kutatására egyébként már hazánkban is alkalmaznak egy nagyteljesítményű szuperszámítógépet, amellyel több, óriási adathalmaz is összevethető párhuzamosan. Az MTA KFKI RMKI csillebérci épületében működő eszköz másodpercenként 6500 milliárd 64 bites pontosságú műveletet tud elvégezni, de még ez is jóval kevesebb, mint ami az imént említett feladatok elvégzéséhez szükséges.

Hol fog tartani a genomika tíz év múlva? Venter szerint egyetlen személy akár több genomadattal is rendelkezhet a jövőben: várhatóan külön meg lehet majd határozni a hímivarsejtek, a petesejtek, az embriókezdemények, az őssejtjek, a ráksejtek és az éppen rákossá váló sejtek teljes genetikai állományát. Mindez lehetővé fogja tenni, hogy kiválasszák például a sikeres mesterséges megtermékenyítéshez szükséges egészséges ivarsejteket, a szövetátültetéseknél pedig szintén meg lehet majd mondani, hogy mely sejtek a legalkalmasabbak erre a célra. A genomadatokból emellett fény derülhet az öregedés vagy a rák kialakulásának ma még nem ismert részleteire is. A "genomforradalom" tehát még csak most kezdődik.

Forrás: Nature