Mekkora az élethez szükséges minimális genom?
2016 március 29., 09:27
Mutass egy genomot, megmutatom ki az
Három évvel ezelőtt Heather Dewey-Hagborg „Stranger Visions” projektje első olvasatra alig különbözött az utóbbi évtized divatos BioArt munkáitól: egy csipet molekuláris biológiát vegyített egy erős művészi vízióval, hogy mondanivalójára többen felkapják a fejüket. A vízió ez esetben az volt, hogy a különböző helyeken magunk után hagyott, DNS-mintáinkat a rájuk tapadt nyál révén magukon hordozó tárgyak (pl. rágógumi, cigarettacsikk) elárulhatnak minket, és ez alapján, akár teljes fizikai valójában rekonstruálható, hogy ki is járt arra.
Bár a „Stranger Visions” megközelítése nem volt teljesen tudománytalan, azért igencsak utópisztikus elgondolást takart: azt, hogy ha leolvassuk a nyálmintákban levő DNS megfelelő részeit, akkor abból rekonstruálhatjuk az illető fizikai megjelenését.
Ez a felvetés persze nem alaptalan, hiszen egyébként fizikai mibenlétünk ezernyi paramétere tényleg öröklődik és ezek a magzati fejlődés során megnyilvánuló, a DNS-ben kódolt genetikai program során alakulnak ki (ennek nagyszerű bizonyítéka az egypetéjű ikrek hasonlósága is). Ugyanakkor mindazok számára, akik ilyesmivel foglalkoznak kurrens probléma helyett egyelőre inkább csak egy távlati célként lebegett a DNS-alapján történő teljes fizikai rekonstrukció. Mert bár számtalan helyen próbálkoznak ezzel, néhány kivételes esettől eltekintve, az efajta egyértelmű korrelációk fizikai jelleg és meghatározott DNS szekvencia közt ritkák. Leginkább azért van ez így, mert a bőrszíntől a fülcimpánk alakjáig a legtöbb tulajdonságunkat rengeteg DNS-variáns (allél), igen apró, de végül összeadódó hatása hozza létre. Magyarán egy-egy allél adott jelleg (pl. bőrszín) maximum pár százaléknyi varianciájáért felel (de gyakran annyiért sem), tehát igazán helytálló predikciókhoz rengeteg ilyen DNS szakaszt kellene ismernünk.
Jó példa erre a pár napja viszonylag nagy hírverést kapó „orralak” tanulmány: mint azt a kritikusok megjegyzik, hiába vizsgáltak meg sok ezer embert, az így beazonosított négy gén mindössze a létező természetes variancia alig 1%-ra képes magyarázatot adni.
link
Forrás
Mégis, 2016-ban Dewey-Hagborg alkotása már kevésbé tűnik a realitástól elrugaszkodott, scifi-szagú fantazmagóriának és ez leginkább egy olyan ember miatt mondható el, aki bő másfél évtizede már egyszer felforgatta a genetika világát.
Craig Venter neve a Humán Genom Project (HGP) megvalósulása során robbant be a köztudatba, ugyanis az ő nyughatatlansága, becsvágya kellett ahhoz, hogy a projekt igazán felgyorsuljon és a szekvenálási technológiák robbanásszerű fejlődését hozza magával.
A HGP elején, a projektet vezető nemzetközi konzorcium az akkor már bejáratott metodológia és technika segítségével akarta meghatározni a közel 3 milliárd bázispárnyi emberi genomot, ami azt jelentette, hogy a teljes genom kisebb darabjait élesztősejtekbe, majd mégkisebb darabjait baktériumokba juttatták be (szakzsargonban klónozták) mesterséges DNS molekulákon, és aztán ezek szekvenciáját, illetve egymáshoz való viszonyát határozták meg különböző csoportok a világ különböző pontjain. A munka nem volt túl gyors és ez Ventert bosszantotta, főleg hogy neki egy sokkal jobb ötlete volt, az ún. "shotgun szekvenálás". Ez utóbbi lényege az, hogy az egész genomot egész kis darabokra kell széttördelni ("szétlőni"), majd ezek szekvenciáját meghatározva, az apróbb átfedéseket figyelembevéve egy számítógép rakja össze a teljes szekvenciát.
Ventert frusztrációja arra sarkalta, hogy végül hagyja ott a HGP konzorciumot és miután az influenzavírus genomjának shotgun-alapú megszekvenálásával bebizonyította ötlete életképességét, az általa alapított Celera Genomics nevű cég segítségével kezdett bele az emberi genom meghatározásába. A Celera és a hivatalos HGP konzorcium között elég hamar elmérgesedett a viszony, részben mert utóbbiak (nem minden alap nélkül) azzal vádolták Ventert, hogy a Celelra azért (is) képes gyorsan haladni, mert nagyban támaszkodik a konzorcium által, publikus adatbázisokban közzétett szekvencia adatokra, miközben a saját adatait hét lakat alatt őrizte. (Nem is véletlenül, az eredeti tervek szerint 100-300, humán diagnosztikában fontos gén szekvenciáját le szerette volna védetni a cég, hogy később ezeket felhasználva komoly profitot realizálhasson - ebből aztán szerencsére nem lett semmi, a Myriad és a BRCA gének esete mutatja, mire ment ki a játék.) Végül személyesen az akkori amerikai elnök, Bill Clinton közbenjárása kellett, hogy a vita valamelyest elcsituljon és a két csoport ünnepélyes keretek közt 2000 júniusában egyszerre jelentse be a projekt végét. (Ami persze de facto nem a teljes project vége volt, hiszen a genom néhány apró, de igazán nehezen szekvenálható részét még mindig nem sikerült meghatároznunk, inkább csak PR esemény, de máig erre emlékszik mindenki.)
Viselkedése miatt Venter nem lett népszerű kollegái körében, kis túlzással a sztori a modern molekuláris genetika Piszkos Fredjévé tette őt, akiről csak egy biztos: hogy mindig kavarja. Azóta is kavarja persze, és amikor épp nem szintetikus genomokat próbál készíteni, akkor a személyre szabott gyógyászatot akarja forradalmasítani.
A HGP egyik nagy (és egyelőre be nem váltott) ígérete volt, hogy ha az emberi genomot leolvassuk és a kezünkben tartjuk, akkor pikk-pakk minden genetikai eredetű betegség mélyére látunk majd. Erre azonban eleddig nem került sor, ugyanis hamar világossá vált, hogy ehhez egyetlen genom nem lesz elegednő. Ugyanis ahhoz, hogy megértsük, milyen betegségek, milyen DNS szekvenciákkal korreláltathatók, ahhoz egyrészt egyetlen genom helyett nagyon sokra van szükségünk, illetve nagyon pontos, minden tulajdonságra és jellegre kiterjedő jellemzésére is a betegeknek. Márpedig a technológiák másfél évtizeddel ezelőtt egyszerűen még nem voltak ott, hogy ezeket a feltételeket biztosítsák.
De ami nem volt lehetséges 2000-ben, űgy tűnik lehetésgessé vált 2016-ban: a szekvenálási költségek azóta is tartó meredek csökkenése következtében ma már szó szerint ezressével határozzák meg az emberi genomokat, a modern képalkotó eljárások és biokémiai tesztek pedig korábban csak álmodott pontossággal teszik lehetővé a diagnózis felállítását. Erre a konstellációra alapozza munkáját Venter egyik legújabb vállakozása, a Human Longevity Inc. (HLi) is, amelynek célja nem is annyira a gyógyítás, mint a megelőzés - és mivel az emberi betegségek egyik fontos faktora az öregedés, Venter, a tőle szokásos visszafogottsággal, ezzel is felvenné a harcot.
A MosaicScience-ben, illetve a WIRED-ben megjelent cikkek alapján a HLi központja egy közepes Bond film díszleteként is megállná a helyét. Az egyelőre csak igazán gazdag ügyfelek számára elérhető szolgáltatás a már rutinnak számító teljes genom szekvenálás mellett egy minden részletre kiterjedő kivizsgálást és teljes test-scant is tartalmaz (csak az arc esetében 30 000 adatpontot rögzítenek), amivel akár egész korai fázisban ki lehet szúrni egyes daganatos, vagy érrendszeri megbetegedéseket.
Az igazán izgalmas azonban a genomi és egyéb vizsgálati adatok összefésülése lehet. Venter ugyanis azt szeretné, ha a rengeteg adatpont felhasználásával, egy gépi tanulás algoritmus bevonásával, megkeresni minden lehetséges korrelációt a hárommilliárd bázispár és a több tízezer adatpont között. Ugyan még csak pár ezer genomot használnak a „tanuláshoz” (ezek többsége sem a HLi ügyfeleitől jön, hanem megint csak a publikus adatbázisokból), Venter szerint a folyamat rendkívül hatékony és átlagos fantomképnél már most sokkal pontosabb rekonstrukcióra nyílik lehetőség. Nehéz lenne nem észrevenni a párhuzamot a HGP-vel, hiszen ismét adott egy tudományos probléma, amit a szélesebb tudományos közösség viszonylag lassan fejt meg, de Venter szerint „izomból” (pontosabban processzor-erőből) sokkal gyorsabban megoldható lenne.
A cél persze a genom közel tökéletes dekódolása, ami, ha elérünk, mindennapi realitássá teszi Dewey-Hagborg művészeti projektjét. És persze nem mellesleg felvet egy rakás etikai kérdést is. Hiszen, ha valaki fizikai kinézetét (így a betegségekre való hajlamait is...) a DNS-szekvenciája alapján vissza tudjuk fejteni, akkor mennyire anonimok a ma annak tartott publikus adatbázisok? Venter szerint semennyire és épp ezért azt ajánlja, hogy mindenki kétszer gondolja meg, hogy felteszi-e ilyen helyre a saját genomját (és ha valaki, akkor ő biztos tudja miről beszél, hiszen az övé volt az egyik első ilyen genom 2007-ben). Ez az álláspont viszont szöges ellentétben van a genetika egyik másik fenegyerekének, George Church-nek a víziójával, így igazán nagy kérdés, hogy akkor most kire érdemes hallgatni?
Church a Harvardon 2005 óta futó Personal Genome Project egyik kitalálója, és szintén nem az a figura, aki a szomszédba megy sci-fibe illő ötletekért. Venterhez hasonlóan a szintetikus biológia egyik prominens figurájaként maga is tevékenyen kivette eddig is a részét abból, hogy egyre komplexebb módon változtassuk meg baktériumok genomjait, ráadásul a napjainkban zajló genomszerkesztési forradalom frontvonalában szinte naponta vet fel meghökkentő dolgokat - lásd akár pár évvel ezelőtt a neandervölgyiek potenciális „felélesztéséről” szóló Der Spiegel interjút, vagy a napokban a szintetikus genomok apropóján szervezett konferencia kapcsán tett nyilatkozatait. A genomok kapcsán Church eléggé átláthatóságpárti: szerinte csak úgy születhetnek fontos felfedezések, ha az ilyen típusú adatok/információk publikusak a kutatók számára, ezért, aki csak teheti az tegye nyilvánosan kutathatóvá a saját szekvenciáját (valami minimális anonimizálás mellett, persze).
Egy másik közös pont Venter és Church érdeklődése között egyébként az öregedés lassítása: grandiózus projektjeiknek minden esetben ez az egyik deklarált, fontos célja. Mivel két ikonoklasztikus, de zseniális emberről van szó, nem kizárt, hogy lesz valami a dologból, de figyelembe véve a korukat, az sem zárható ki, hogy egyszerűen nehezen tudják feldolgozni, hogy minden zsenialitásuk ellenére maguk is nagyon konstans és monton, de megállíthatatlan 1 nap/nap sebességgel közelednek a vég felé.
(via WIRED, MosaicScience)
Kommentek
Közösségünk messze túlnyomó többségének jószándéka és minden moderációs igyekezetünk ellenére cikkeink alatt időről-időre a kollégáinkat durván sértő, bántó megjegyzések jelentek meg.
Hosszas mérlegelés és a lehetőségeink alapos vizsgálata után úgy döntöttünk, hogy a jövőben a közösségépítés más útjait támogatjuk, és a cikkek alatti kommentelés lehetőségét megszüntetjük. Közösség és Belső kör csomaggal rendelkező előfizetőinket továbbra is várjuk zárt Facebook csoportunkba, a Közértbe, ahol hozzászólhatnak a cikkeinkhez, és kérdezhetnek a szerzőinktől is.