Morgunblaðið - 02.09.2000, Blaðsíða 7

MORGUNBLAÐIÐ
LAUGARDAGUR 2, SEPTEMBER 2000
Stafróf lífsins
c i
Nýting og lækningar
TlLIÐ er að nær 4.000 sjúkdóm-
ar sem herja á menn séu erfða-
íræðilegir, það er að orsakir
þeirra séu að einhverju eða öllu
leyti að fmna í genamenginu. Mjög
misjafnt er hve arfgengir sjúkdómar
eru tíðir en ljóst þykir að því stærra
sem genið er veldur sjúkdómnum sé
og flóknara þeim mun meiri líkur séu
á að einhvers staðar sé galli. En
stundum getur örlítill munur á gall-
anum í slíkum genum í tveim mönn-
um verið það sem skOui’ á milli feigs
og ófeigs, ræður því hvort annar
verður veikur en hinn ekki.
Sérfræðingar segja að eftir því
sem rannsóknum og þekkingu á
erfðamenginu fleygi fram sjái þeir æ
fleiri dæmi um galla í genunum. Eitt-
hvað fer úrskeiðis í starfi genanna
sem halda okkur gangandi með því
að framleiða stöðugt nýtt efni er
líkaminn notar við uppbyggingu
vefja og efnafræðilega starfsemi,
brunann. En það er enginn leikur að
finna hvar í þessum örlitlu einingurn
sökudólgarnir stunda iðju sína. í
hverri frumu eru alls um 180 senti-
metrar af DNA-lengjum og eining-
arnar í efninu, sameindir sem nefnd-
ar eru núkleótíðar, öðru nafni kimi
eða niturbasar, eru liðlega þrjú þús-
und milljónir og þeim er komið fyrir
eins og þrepum í stiga á milii tveggja
strengja sem mynda vafninga, svo-
nefndan tvöfaldan helix.
Samsetningin er svo margbrotin
að ekld dugði neitt minna en öflug-
ustu tölvur nútímans til að greina
hana og nú er búið að Ijúka við drög
að því starfi með genamengiskortinu.
Genunum er síðan skipt milli 46 litn-
inga sem fruman verður að búa til ná-
kvæma eftirmynd af í hvert skipti
sem hún skiptir sér. Líklega væri
nær að furða sig á því að mistökin,
erfðagallamir, skuli ekki vera miklu
fleiri þegar haft er í huga hve flókið
verkefni skiptingin er.
Flestar frumurnar skipta sér með
reglulegu millibili og gera það oft í lífi
hverrar mannvera. Endurskapa þarf
hvem litning og engu má skeika,
hvert gen verður að vera eins og í
frammyndinni - en er það ekki alltaf.
Til allrar hamingju era flest mistökin
skaðlaus.
Þegar nýr einstaklingur verður til
við getnað gerist kraftaverkið, hver
DNA-vafningur klofnar þá í tvennt
eins og rennilás væri eftir honum
endilöngum svo að notuð sé mjög ein-
földuð myndlíking. Nýja veran fær
eiginleika beggja foreldra eftir
ákveðnum reglum.
Rétt magn af prótínum
Við þurfum daglega mörg þúsund
milljónir af nýjum prótínsameindum
af fjölmörgum gerðum. Við þurfum
að fá rétta tegund af prótíninu, hæfi-
legt magn og það þarf að fara á rétta
staði. Við þurfum blóðrauða til að
flytja súrefni um æðakerfíð, mótefni
til að beijast gegn veiram og bakter-
íum, hormóna til að bregðast við
streitu, svo að eitthvað sé nefnt. Og
framleiðslan verður að vera traust og
vönduð, aldrei máverða verkfall.
Við erfum hundrað af breytingum í
genum, svonefndum stökkbreyting-
um, frá foreldram okkar og þeir einn-
ig frá sínum foreldram. Að auki verða
að meðaltali um 30 stökkbreytingar í
okkur meðan við lifum, annaðhvort
vegna þess að mistök verða við end-
ursköpun prótínanna eða frumu-
skiptingu en einnig vegna skaðlegra
umhverfisáhrifa. Aðeins um 3% af
DNA-efninu í litningunum era gen
og flestar stökkbreytingar í DNA-
efninu hafa því engin áhrif sem við
þurfum að hafa áhyggjur af. En það
er í genunum sem forritin að okkur
era, skipanirnar sem notaðar era til
að framleiða vefina. Ef röðun sam-
eindanna í helixstiganum er röng
getur niðurstaðan orðið að mikilvæg
líkamsstarfsemi fari úr skorðum og
jafnvel að líkaminn þoli ekki mistök-
in. Við verðum lífshættulega veik og
getum jafnvel dáið vegna röngu
skilaboðanna sem bárast frá geninu.
Hvernig á að hindra að gallar í
genunum valdi sjúkdómum eða
ótímabæram dauða? Þrennt er það
Tortryggilegar ferjur
og genalækningar
PressLink
DNA-erfðaefni fjarlægt með örmjórri glerpípu úr ófrjövguðu eggi. Sjálft eggið er á stærð við títuprjónshaus. Verkið var þáttur í klónun á dýri.
PressLink
Niðurstöður úr raðgreiningu á DNA rannsakaðar.
sem kanna þarf í því sambandi. í
fyrsta lagi, hvaða gen valdi sjúk-
dómnum, í öðru lagi hvaða prótín-
sameindir umrætt gen framleiði og í
þriðja lagi, hvort hægt sé að laga gall-
ann í geninu eða setja annað og
heilbrigt gen í stað þess.
Sérfræðingar segja að þegar gena-
mengiskortið verði fullbúið eftir
nokkur ár muni athygli manna bein-
ast fyrst og fremst að leitinni að pró-
tínum sem hafa áhrif á sjúkdómsferli.
Líklega era þau aðeins nokkur þús-
und af milljón eða enn fleiri prótínum
og leitin gæti tekið hundi’að ár!
Fruman ræðst á ferjur
Genalækningai’ felast í að geni sem
talið er að muni lagfæra erfðafræði-
legan galla er komið fyrir í kjarna
framu og verður þá að notast við
svokallað genaferju. Helst hafa menn
reynt að nota veirur til að feija nýja
genið, veirur sem kunna sitt hlutverk
eru duglegar við að brjótast inn í
framukjama. Þær era þar að auki af-
ar einfaldai’ að allri gerð, aðeins örlít-
ið af annaðhvort deoxíiíbosakjarn-
sýru, DNA, eða ríbósalqarnsýra,
RNA, sem umlukin er prótíni.
Notaðar era aðferðir sameindalíf-
fræði til að eyða flestum genum veit-
unnai’ og gera hana þannig hættu-
lausa fyrir framuna. Síðan er genið
sem á að lækna splæst saman við það
sem eftir er af erfðaefni veirannar og
henni komið fyrir í tilraunaskál með
framum úr manninum. Veiran þjónar
nú eðli sínu og ræðst inn í framuna en
gerir henni að þessu sinni gagn ef allt
fer vel, breytingin á írumukjarnan-
um fjarlægir gallann.
Fyrstu tilraunir með genalækn-
ingar hófust 1991. Þá tókst vísinda-
mönnum undir forystu W. French
Anderson við Suður-Kaliforníuhá-
skóla að breyta með genalækningum
blóðframum í ungum sjúklingi og
lagfæra galla. En mjög er umdeilt
hve langt á veg genalækningar séu
komnar og er helsti vandinn sagður
vera að framurnar líta á veiruna sem
hættulegt aðskotaefni og reyna að
granda henni. Við það valda mótefni
framunnar bólgum sem geta verið
lífshættulegar.
En menn reyna stöðugt nýjar leið-
ir. Tekist hefur að dæla í framur í
hjartavöðva manns saltupplausn með
DNA-efni er innihélt milíjarða gena
sem hafa þann eiginleika að þau auka
blóðflæði í frumu. Tókst að laga al-
varlega hjartakveisu sem hefði getað
valdið dauða sjúklingsins, Floyd
Stokes, sem nú kennir sér einskis
meins. Gerðar vora sams konar til-
raunir á alls 16 sjúklingum og era sexr
þeirra nú alheilir.
Ekki var notuð nein genaferja við
verkið. En dr. Jeffrey Isner hjá St
Elizabeths Medical Center í Boston,
sem stjórnaði tilrauninni, viðurkenn-
ir að í raun og vera skilji enginn
hvemig DNA-efnið fari að því að
komast í gegnum frumuveggina og
inn í kjamann. Einnig segja heimild-
ai-menn að ekki sé hægt að nota
þessa aðferð við nema tiltölulega fáa
sjúkdóma.
Prótín, uppistaðan í okkur
Sérfræðingar vita ekki enn meéK
vissu hve mörg gen era í manninum,
talið er að þau séu einhvers staðar á
bilinu 50.000 til 140.000 en ekki ættu
nú að líða mörg ár áður en niðurstaða
fæst. I hverri framu, að undanskild-
um rauðum blóðkomum, er eintak af
hverju geni og því allar erfðafræði-
legar upplýsingar sem líkaminn þarf
á að halda. Genin framleiða síðan
prótínin, sem gerð era úr amínósýr-
um og era yfirleitt uppistaðan í vefj-
um. Þau gegna lykilhlutverki í starf-
semi líkamans. Prótíngerðimar sem
þessi gen framleiða era líklega um
miiljón og þegar búið verður að Ijúka
endanlega við kortlagingu gena-
mengisins verður næsta verkefnið að
finna og greina þau prótín sem skipta
máli í sambandi við sjúkdóma.
Sé hægt að greina gallaða genið
með efnafræðilegum rannsóknum á
sjúka líkamsvefnum getur verið að
fyrst finnist gallinn í prótíninu en síð-
an verði hægt að finna hvaða gen
framleiði prótínið. Ef ekki er annað-
hvort hægt að leita uppi erfðaefnið
sem erfist með sjúkdómnum eða leita
að sams konar geni í t.d. mús og er þá
DNA-efnið klónað þar til samsvöran
fæst. Með slíkum aðferðum hafa á
síðari áram fundist leiðir til að hindra
eða lækna sjúkdóma á borð við slím"
seigjuvanþrif (cystisc fibrosis),
Duchenne-vöðvarýmun og fleiri arf-
genga sjúkdóma.
Fyrstu tilraunir með genaferjur
sýndu að hættan á bólgum var mikil
og gáfust menn í bili upp á að lækna
meðal annars símseigjuvanþrif með
þessari aðferð. Og ljóst þykir að
sums staðar hafi menn teflt á tvær
hættur í ákefðinni og ekki tekið nægi-
legt tillit til aukaverkana. Mikil um-
ræða er í Bandaríkjunum um að
herða þurfi reglur um tilraimir á
mönnum í þessum efnum.
Dauði Jesse Gelsingers
í fyrra lést 18 ára gamall maður í
Bandaríkjunum vegna þess að lækn-
ar við stofnun á vegum Pennsylvan-
íuháskóla, IHGT, höfðu gert tilraun
til að laga erfðafræðilegan galla í
honum með því að koma fyrir breyttu
geni í frumunum. Maðurinn, Jesse
Gelsinger, hafði verið við þokkalega
heilsu en var með sjaldgæfan efna-
skiptasjúkdóm, OTC-skort, er var
haldið niðri með lyfjum. Hann lét til
leiðast að leyfa læknunum að gera til-
raun með veiraferju. Nokkrum dög-
um síðar var hann látinn eftir að mik-
il bólga hafði myndast og ættingj-
amir hafa höfðað mál.
Háskólinn hefur nú ákveðið að
ekki verði gerðar fleiri slíkar tilraun-
ir en hann hefur fjárfest mikið í
stofnuninni og vinna þar um 250,
manns.
En þrátt fyrir þetta berast sífellt
fregnii’ af tilraunum með genalækn-
ingar sem sagðar era lofa góðu.
Gerðar hafa verið tilraunir með kvef-
veirur sem látnar vora ferja gen inn í
krabbameinsæxli í höfði og hálsi og
tókst að minnka sum æxlin veralega,
sum hurfu alveg. Aðferðinni var beitt
ásamt hefðbundinni efnameðferð en
árangurinn reyndist betri en í tilvik-
um þar sem efnin vora látin duga.
Sumir vísindamenn segja fullum
fetum að umræða um genalækningar
hafi einkennst af skrami og vanga_-
veltum sem ekki hafi verið innstæða
fyrir. En almennt era þeir samt á því
að einhvern tíma á næstu áram eða
áratugum muni genalækningar verða
mikilvægur þáttur í læknavísindum.
Hversu hröð þróunin verður er enn
hulið móðu framtíðarinnar. ■