Prawda ukryta w genach?

Autor: dr Katarzyna Jasiewicz

Kategoria: Kultura i nauka Artykuł opublikowano w CX News nr 1/67/2020

W genach zakodowane są nasze cechy, nasza podatność na choroby, przypuszczalny czas życia… Narasta przekonanie, że dokładne poznanie kodu każdego z nas – wniesie ważne informacje o znaczeniu medycznym.
 
Genom człowieka to około 3 miliardy par zasad azotowych (liter kodu genetycznego), zgrupowanych w 46 cząsteczkach kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), czyli w chromosomach. Tylko około 1.5%, według innych źródeł 5%, fragmentów naszego genomu koduje wprost budowę białek w odcinkach zwanych egzonami, które łącznie nazwane są egzomem. Jego analiza daje cenne wyniki w około 80% chorób genetycznych.
 
Proces określania kolejności liter kodu genetycznego, czyli unikalnej dla każdego człowieka sekwencji zasad azotowych w DNA w chromosomach, to inaczej sekwencjonowanie. Jedynie u bliźniąt monozygotycznych (jednojajowych) sekwencja jest taka sama.
 
Gen postawi rozpoznanie?
Dzięki postępowi badań medycznych możliwe jest szybkie poznanie sekwencji DNA każdego z nas, a cena badania samego tylko egzomu (czyli sekwencji DNA w egzonach), jest coraz bardziej przystępna. Jednak wskazania kliniczne do diagnozowania chorych za jej pomocą ograniczają się do kilku. Wśród nich należy wymienić potwierdzenie choroby genetycznej monogenowej, rozpoznanie nieznanego wcześniej defektu genetycznego ze wskazaniem, który gen został zmutowany oraz personalizacja leczenia nowotworów.
Pytanie, na które próbujemy odpowiedzieć to, czy badania genetyczne są przydatne np. w profilaktyce chorób nowotworowych, układu krążenia czy chorób cywilizacyjnych?
 
Dodatkowe wyniki w pakiecie
Podczas sekwencjonowania u każdej osoby można uzyskać wyniki o znaczeniu medycznym wykraczające poza cel badania. Szczególnie chodzi o mutacje oraz genetyczne warianty prawidłowych genów (tzw. allele danego genu), z których część podejrzewa się o związek z częstością zachorowania np. na chorobę cywilizacyjną. Amerykańskie Kolegium Genetyki Medycznej i Genomiki (ACMG) już w 2013 roku uznało, że w takich przypadkach należy udostępnić chorym także te dodatkowo uzyskane wyniki badania. Warto podkreślić, że kiedy jeden wynik może wskazywać na wysokie ryzyka zachorowania, inny może być niepewny lub wręcz oparty na teoretycznych spekulacjach. Mimo wszystko przyjmuje się, że niektóre z wyników sekwencjonowania mają znaczenie w prewencji chorób, wskazując pacjentowi najlepsze dla niego zachowania prozdrowotne.
Często wykonuje się przesiewowe badanie osób zdrowych w celach poznawczych, określając na przykład częstość występowania wariantów genów w populacji oraz próbując ustalić korzyści lub zagrożenia płynące z posiadanego genotypu poprzez korelację z badaniami fenotypowymi (czyli określonych cech u osób badanych, obecnie lub w przyszłości). Są one zgodne z obecnymi trendami w opiece medycznej w krajach rozwiniętych, gdzie coraz większy nacisk kładzie się na zapobieganie chorobom. W odpowiedzi na zainteresowanie badaniami, lawinowo rozwijają się firmy zajmujące się genotypowaniem.
 
Pakiet wyników w sprzedaży
Firmy biotechnologiczne, genetycy kliniczni i akademickie ośrodki medyczne oferują komercyjnie sekwencjonowanie osobom zdrowym, co spotyka się z coraz większym zainteresowaniem.
 
Oczywiście pojawiają się liczne dowody na to, że niektóre nowo opisane mutacje (lub po prostu warianty alleliczne genów), w populacji ogólnej mogą być związane z wcześniejszym (lub późniejszym) rozwojem zmian chorobowych. Niemniej jednak sekwencjonowania genomu nie przyjęto dotąd powszechnie jako testu przesiewowego w zapobieganiu chorobom, zaś sekwencjonowanie przesiewowe populacji osób zdrowych, traktowane jako narzędzie prewencji, pozostaje kontrowersyjne.
 
Wynik podlegający wpływom
Techniką sekwencjonowania dostarczamy ogromnej liczby informacji, której znaczenie jest niepewne. Gen może zostać przetłumaczony na kodowane przezeń białko, ale zwykle nie do końca wiemy, jak ekspresja (pojawienie się) tego białka w komórce oddziałuje na inne geny. Ekspresja innych genów może istotnie zmieniać rangę zmiany zaobserwowanej sekwencjonowaniem. Część wariantów genetycznych ujawnia się tylko pod warunkiem zadziałania środowiska. O to właśnie chodzi w prewencji chorób: tak zmienić styl życia, by niekorzystny zapis genotypu nie przełożył się na zmianę fenotypową czyli chorobę. Ekspresja genu podlega z kolei modyfikacjom na wszystkich poziomach tego procesu. Na przykład pewne enzymy komórki dokonują takich zmian chemicznych w chromosomach, że pomimo braku nowych mutacji, niektóre geny są wyciszane i nie są tłumaczone na białka. To tak zwane zmiany epigenetyczne nie do wykrycia przy pomocy zwykłego sekwencjonowania. Jak wiadomo, pośrednikiem między cząsteczką DNA (sekwencja genu) a białkiem jest informacyjne RNA (kwas rybonukleinowy). Znanych jest już kilka mechanizmów wyciszania RNA a zapewne poznamy kolejne.
 
Każdy gen człowieka zawiera nawet do stu wspomnianych wyżej egzonów. Można obrazowo opisać, że komórka używa ich jak kart do tasowania, bowiem do czynności wielu białek nie jest konieczne użycie wszystkich fragmentów genu. Konsekwencją jest zwykle kilka odmian białka kodowanego przez ten sam gen. Częstość ich występowania zależy od typu komórki i warunków środowiska, ale przyczyny mogą też nie być znane. I należy podkreślić, że oprócz opisanych jest wiele innych przyczyn różnorodności fenotypowej wywodzącej się z sekwencjonowanego genotypu.
 
Prewencja zdrowotna niezależna od wyników
Dodatkowym ograniczeniem zasadności badań u osób zdrowych jest fakt, że nie należy przywiązywać nadmiernej wagi do następujących z wyników przesiewowego badania genotypu, zaleceń dotyczących zdrowego stylu życia. Dla większości badanych osób najprawdopodobniej będą takie same, jak już obowiązujące: aktywność fizyczna, zdrowa dieta i wykluczenie (ograniczenie) używek. Aby żyć zgodnie z zasadami zdrowego stylu życia, potrzebny jest rozsądek a nie sekwencjonowanie genomu.
 
Fałszywa długowieczność
Lecz wynik badania sugerujący „długowieczny” fenotyp może nawet okazać się powodem pogorszenia stanu zdrowia! Ponieważ potwierdzenie na papierze, że mamy końskie zdrowie (choć nomen omen niewiele zwierząt jest tak delikatnego zdrowia jak koń), może opóźnić wprowadzenie działań prewencyjnych, przynosząc efekt przeciwny do zamierzonego. Szczególnie dramatyczne konsekwencje może to przynieść w chorobach nowotworowych, gdzie poinformowanie chorego o braku groźnego potencjalnie genotypu, może opóźnić wykonanie zawsze koniecznych badań przesiewowych, jak kolonoskopia czy mammografia. W takich przypadkach lepiej by było, gdyby badań genotypowych nie wykonywano.
Zdrowiej nie wiedzieć czy zdrowiej wiedzieć?
 
Badania genetyczne mogą też dawać fałszywie pozytywne wyniki, które mogą pociągać za sobą wdrożenie postępowania zakończonego wzrostem zachorowalności i śmiertelności. Ryzyko fałszywie pozytywnych wyników jest szczególnie wysokie właśnie w badaniu genomu, gdzie otrzymuje się wyjątkowo dużą liczbę informacji. Warianty genów mogą być interpretowane nieściśle albo interpretowane są prawidłowo, ale określony stan chorobowy nigdy się nie rozwinie u danej osoby. Rzadkie lub nowe warianty genowe są powszechne w ludzkich genomach i mogą być początkowo niesłusznie klasyfikowane jako patogenne. Warto zaznaczyć, że nowe populacyjne badania sekwencjonowania genomu wskazują na dużo częstszą ich obecność u zwykłych zdrowych ludzi; patogenne warianty genów są rzadsze niż wstępnie to szacowano.
 
Równie częste jest ryzyko sytuacji odwrotnej, czyli przekazanie wyniku fałszywie ujemnego. W przypadku wielu genów (ich wariantów) nie określono jeszcze szczególnych warunków, w których mogą być patogenne. Inne niż wspomniane wyżej, genomowe 1,5% zawartości DNA, zawiera między innymi regiony regulacyjne, a ich udział w chorobach nie został dobrze rozpoznany.
 
W rzeczywistości stajemy w obliczu wyzwania i nie do końca wiadomo, jakie będą ostateczne konkluzje. Prawdopodobnie też ostatnie słowo należeć będzie do bioinformatyki, czyli narzędzi biotechnologii i informatyki zdolnych do opracowania ogromnej ilości danych oraz przetłumaczenia ich na język konkretnych zaleceń klinicznych.
 
Który wynik ma dodać skrzydeł a który je podciąć?
Bez wątpienia warto wykonywać podlegające refundacji badania przesiewowe osób diagnozowanych pod kątem określonej choroby, a także badania sekwencjonowania populacji, zwykle osób zdrowych, u których nie ma żadnych klinicznych wskazań do przeprowadzenia badania.
Ale dlaczego, choć jest tyle wątpliwości, odmawiać prawa poznania swojego genomu osobom zdrowym, które są gotowe za to zapłacić? Skoro już przy okazji indywidualnych badań zlecanych pacjentom, często udostępnia się im „wtórne” wyniki sekwencjonowania określające przybliżone ryzyko podatności na niektóre choroby.
 
Genomika profilaktyką przyszłości
Podsumowując, nie podlega dyskusji, że lepiej zapobiegać chorobom niż je leczyć. To fakt, który doprowadza na naszych oczach do kładzenia nacisku na ochronę zdrowia, na działania w zakresie prewencji. Należy do nich genomika.
 
W chwili obecnej, zgodnie ze stanowiskiem ACMG, nie zaleca się, ani nie zabrania informować pacjenta o wynikach jego sekwencjonowania. Już ten wniosek daje do myślenia. Niektóre zastosowania prewencyjne badań genetycznych ujawniają predyspozycje do konkretnych chorób więc są celowe jako działania wyprzedzające choroby. Ale inne mogą prowadzić chorego, nieraz z oczywistą finansową korzyścią dla wykonawcy testu, do istnego „gonienia króliczka”. Może to pacjentowi przynieść więcej szkód (jatrogennych), aniżeli rzeczywistych korzyści. Wśród tysięcy wyników, które już generujemy podczas sekwencjonowania genomu, często nie wiemy, które z nich wnoszą cenne informacje, a które są dla badanego nieistotne. W miarę postępu badań, zwłaszcza wzajemnych relacji genów i ich białkowych oraz niebiałkowych produktów, coraz czytelniejsze będą implikacje kliniczne sekwencjonowania, co rozwieje obecną niepewność w nawiązaniu do korzyści i szkód wynikających z badania genomu. ♦