Morgunblaðið - 01.10.2000, Síða 24

Z4 'SU'NN UJJAGUK 1. UKTUKEK 2000
MUKGUNKLAJJlt)
Reuters
BJÖRN INGI HRAFNSSON || bingi@mbl.is
Rannsóknir læknanema á stökklum
Er rusl í erfóa-
mengjum okkar?
Vísindamaðurinn
NAFN: Hans Tómas Björnsson, f. 1975.
FORELDRAR: Björn Björnsson, fiskifræöingur hjá
Hafrannsóknastofnun, f. 1952 og Lára G. Hans-
dóttir, hæstarréttarlögmaöur, f. 1951.
MAKI: Lotta María Ellingsen, nemi í rafmagns- og
tölvuverkfræði, f. 1978.
MENNTUN: Grunnskólapróf frá Hvassaleitis-
skóla, 1991.
Stúdentspróf frá Menntaskóianum í Reykjavík,
af eðlisfræöibraut, 1995.
Er á lokaári í læknisfræöi viö læknadeild Háskóla
íslands og mun útskrifast þaöan voriö 2001.
RANNSÓKN: Tengsl stökkla og stökkbreytimynst-
urs í erfðamengi mannsins, unnin á Rannsóknar-
stofu í lífefna- og sameindalíffræði við læknadeild
HÍ, meö styrk frá Nýsköpunarsjóði námsmanna.
í erföamengi mannsins
i Me i Me /® r . fL ,
r—r-- ij- —1 TÁKNRÖÐ TÁKNRÖÐ
Me' Me / <D <D [i_
1 TÁKNRÖÐ
Hugmyndafræði Búast mætti við því a af metýleringu og þvt Gen með fáa aðlæga lítið af einkennandi s n að baki rai ð gen með marg 'mikið afeinkent stökkla myndu a tökkbreytingum. msókninni. a aðlæga stökkla hafi mikið nandi stökkþreytingum. ftur á móti hafa
• Á þessu ári hefur metýlering í erfðamengi manns-
ins verið eitt heitasta rannsóknarsviðið. Sá eiginleiki
metýleringar að geta hindrað tjáningu gena hefur
líka vakið miklar vonir. Ef hægt væri að læra hvernig
náttúrulegt kerfi slekkur á tjáningu gena myndi það
hafa miklar framfarir í för með sér í læknisfræði. Það
mætti t.d. hugsa sér að hægt væri að slökkva á gölluð-
um genum, veirum eða krabbameinshvetjandi genum
eða kveikja á öðrum genum sem nauðsynleg væru
fyrir sjúklinga. Það er því æsispennandi að fylgjast
með framhaldinu á rannsóknum á metýleringu í
erfðamengi mannsins sem og að sjá hvaða hiutverki
stökklar gegna í því samhengi.
EG HEF lengi verið
heillaður af vísindum
og var ákveðinn í að
koma að rannsóknum
með einum eða öðrum
hætti, jafnvel áður en
ég innritaðist í læknadeildina," segir
Hans Tómas Bjömsson, sjötta árs
nemi við læknadeild Háskólans, en
rannsókn hans á stökklum í erfða-
mengi mannsins undir handleiðslu
Jóns Jóhannesar Jónssonar dósents
þykir sæta nokkrum tíðindum.
Verður greinargerð þeirra um rann-
sóknimar birt í erlendu fagtímariti
innan tíðar.
Hans Tómas segir að verkefni sitt
sé gmndvallað á nýlegum framför-
um sem orðið hafa í erfðavísindum.
Hann bendir á að erfðafræðin sé sú
vísindagrein sem rannsaki erfða-
mengi manna og dýra. Hins vegar
séu um þessar mundir ákveðin
vatnaskil í erfðavísindum; tilkynnt
hafi verið í júní sl. um mikilvægan
áfanga við kortlagningu, eða rað-
greiningu á erfðamengi mannsins og
að fyrstu drögin að því liggi nú fyrir
eftir víðtækt alþjóðasamstarf.
„Raðgreining erfðamengisins er í
raun einungis það að finna hver röð
basanna er. Það að raðgreina erfða-
mengið er því í sjálfu sér mikið afrek
þar sem um er að ræða gífurlegan
fjölda basa. Hinar miklu væntingar
vísindamanna um heim allan yfir
þessum tíðindum má þó fyrst og
fremst rekja til þess sem koma skal í
framhaldinu. Þegar upplýsingar
þessar liggja fyrir og verða aðgengi-
íegar á rafrænu formi með raðgrein-
ingu er unnt að geyma þær í gríðar-
stórum gagnabönkum og sækja
þaðan. Við þetta hefur í raun mynd-
ast nýtt fag, lífupplýsingafræði, sem
gengur út á að nota tölvuforrit til
þess að leita að upplýsingum í slík-
um gagnabönkum. Þannig er unnt
að búa til rannsóknarspumingu og
fá við henni svör án þess nokkru
sinni að stíga upp frá eigin tölvu,
jafnvel í allt öðru landi eða annarri
heimsálfu,“ segir hann.
Genin einungis
5% erfðamengja
Hans Tómas segir að þrátt fyrir
að búið sé að raðgreina meirihluta
erfðamengisins sé einungis vitað
hvað minna en 5% þess gera í raun
og veru. Eðlilega veki því mikla eft-
irvæntingu að vita hvað hin 95%
geri.
„Um þetta hafa verið mjög skipt-
ar skoðanir. Sumir telja að hinn
óþekkti hluti erfðamengisins sé að
mestu rusl, en aðrir benda á að flest
það sem ekki hefur verið skilið í líf-
vísindum gegnum tíðina hafi fengið
svipaðan stimpil.
Eitt af því sem vakið hefur furðu
manna í kjölfar þessarar rannsókn-
arvinnu er að erfðamengið virðist
vera uppfullt af endurteknum röðum
sem enn hafa ekkert þekkt hlutverk.
Stór hluti þessara endurteknu raða
er talinn vera stökkulerfðaefni, eða
efni sem er eða hefur verið í hreyf-
anlegum erfðaefnisbútum sem kall-
aðir hafa verið stökklar.“
Stökklar þessir (e. transposable
elements) eru taldir vera sníklar
sem lifa nokkuð sjálfstæðu lífi inni í
erfðamengjum manna og dýra.
Sumar raðir þessar eru skyldar
veiruröðum og fundist hafa stökklar
sem eru hreyfanlegir og geta hopp-
að milli staða í erfðamenginu, allt
eftir eigin hentugleikum. Með hlið-
sjón af þessu mikla magni stökkla í
erfðamenginu er hins vegar athygl-
isvert hve litlu af þekktum stökk-
breytingum þessir stökklar virðast
valda.
„Hópur vísindamanna frá Col-
umbia-háskólanum setti fram kenn-
ingu um hýsilvarnir erfðamengis
fyrir nokkrum árum. Kenning þessi
olli miklu fjaðrafoki í vísindaheimin-
um. Hún gengur út á að stökklamir
séu skilyrðislaust sníklar sem lifi
sjálfstæðu lífi í erfðamenginu og hafi
mikla möguleika til að valda skaða. í
íyrsta lagi geti stökklarnir stokkið
inn í gen og valdið skaða þannig en
einnig geti þeir valdið tilfærslum á
erfðamengisröðum vegna þess hve
líkir þeir eru hver öðrum. Hópurinn
telur því að erfðamengið verji sig
fyrir þessari ógn með ákveðnu varn-
arkerfi sem byggist á metýleringu á
DNA-bösum,“ segir Hans Tómas.
Hann segir ennfremur að metýl-
ering, sem svo er nefnd, á DNA-
bösum hafi verið þekkt nokkuð
lengi. Metýlering er í stuttu máli
það að bæta metýl, virkum hópi sem
svipar til metans, inn í sameind. Til
þess að geta tengt það við annað,
Síðustu þrjátíu árin hafi hún helst
verið tengd þroskunarfræðilegri
genastjórnun en erfitt hafi verið að
finna beinar sannanir fyrir því. Ym-
islegt sé þó vitað um áhrif metýler-
ingar. Til dæmis sé þekkt að viðbót
metýlhóps á DNA-basa á ákveðnu
svæði geti hindrað tjáningu gena.
„Þar sem metýlering getur nánast
slökkt á genum þykir ýmsum trú-
verðugt að metýlering gegni ein-
hveiju svipuðu hlutverki við að
hindra framgang og fjölgun stökkla.
Kenning þessi á sér hins vegar einn-
ig sína andstæðinga. í fyrsta lagi
hefur verið bent á að þetta kerfi
virki greinilega ekki sérlega vel þar
sem í erfðamenginu sé gríðarlegt
magn stökkla. Þá má einnig nefna að
metýlering er minni í kynfrumum en
venjulegum frumum. Auk þess er
vitað að gen eru líka oft metýleruð.
Þrátt fyrir þessa miklu umræðu
vísindamanna hefur engum tekist að
sanna eða afsanna þessa kenníngu
með afgerandi hætti. Ef kenningin
um hýsilvarnir væri rétt myndi sjást
meiri metýlering í genum með mikið
af aðlægum stökklum en genum með
lítið af aðlægum stökklum. Hins
vegar hefur engin einföld aðferð
verið til reiðu til að meta metýler-
ingu á nægilega stórum genasvæð-
um til að hægt sé að setja upp rann-
sókn.“
Þar sem ákveðnar gerðir af stökk-
breytingum verða oftar á metýler-
uðum svæðum var hugmynd þeirra
Hans Tómasar og Jóns Jóhannesar
sú að nýta stökkbreytimynstur til að
meta óbeint magn metýleringar.
Með því að skoða stökkbreytimynst-
ur fyrir hvert gen gátu þeir þvi met-
ið hve stór hluti stökkbreytinga staf-
aði af metýleringu.
Hugmyndin með rannsókninni
var því að meta magn stökkla í ná-
grenni gena og sjá hvort tíðni þess-
ara ákveðnu stökkbreytinga væri í
hlutfalli við magn stökklanna.
„Eg hannaði aðferð til að útvega
gen sem uppfylltu tvö skilyrði. Búið
þurfti að vera að raðgreina stórt
svæði í kringum genið og mikið
magn stökkbreytinga þurfti að vera
fyrir hendi,“ segir Hans Tómas.
Þetta var gert gegnum NCBI-
vefsíðuna (National Center for Bio-
technology Information) og vefsíðu
stökkbreytibankans Human Gene
Mutation Database (HGMD) í Card-
iff. Þegar Hans hafði borið saman
hvaða gen höfðu meira en 10 stökk-
breytingar og að minnsta kosti 1000
basapara aðlæga enda til reiðu hafði
hann tæplega 60 gen í rannsóknar-
hópi sínum.
„Eg sótti því upplýsingar um
basaröðina frá NCBI. Stundum voru
genin í mörgum pörtum og þurfti ég
þá að skeyta þeim saman. Til þess
að gera genaraðirnar samanburðar-
hæfar stytti ég enda hverrar raðar.
Eg sendi síðan raðimar í netþjón
sem leitar uppi stökkla í röðunum.
Ég taldi líka stökkbreytingar sem
urðu vegna metýleringar í stökk-
breytibankanum. Þannig gat ég
myndað tvo stuðla fyrir hvert gen;
stuðul sem gaf til kynna hlutfallslegt
magn stökkla á svæðinu og stuðul
sem gaf til kynna tíðni metýltengdra
stökkbreytinga.“
Verður hægt að slökkva
á gölluðum genum?
Þegar hugað var að niðurstöðum
rannsóknarinnar var hafist handa
við að meta hve vel stökkbreytitíðn-
in sagði fyrir um metýleringu. Komu
niðurstöðumarar vel heim og saman
við niðurstöður annarra sem metið
hafa metýlmagn með tilraunum.
Hins vegar bentu niðurstöður Hans
og Jóns til þess að engin fylgni væri
milli heildarmagns stökkla og metýl-
stökkbreytinga. Þeir skiptu því
stökklunum niður í fjölskyldur og
báru magn þeirra kerfisbundið sam-
an við tíðni metýlstökkbreytinga en
engin þeirra sýndi marktæka fylgni.
„Við teljum þetta vera eitt lóðið á
vogarskálamar til að hrekja þá
kenningu sem vísindamennirnir við
Columbia-háskólann höfðu áður sett
fram um þessi mál. Fleiri greinar
hafa birst í ár með niðurstöðum sem
hníga í sömu átt. Niðurstöður okkar jg
benda einnig til að metýlering geti
dregið úr óstöðugleika erfðamengis- I
svæða. Óstöðugleiki gæti þannig i
frekar verið tengdur lítilli metýler-
ingu en miklu magni stökkla.
Við teljum það vera mjög gagn-
legt að komast nær því hvaða hlut-
verki metýlering gegnir. A þessu ári
hefur metýlering í erfðamengi
mannsins verið eitt heitasta rann-
sóknarsviðið. Sá eiginleiki metýler-
ingar að geta hindrað tjáningu gena
hefur líka vakið miklar vonir. Ef
hægt væri að læra hvemig náttúru-
legt kerfi slekkur á tjáningu gena
myndi það hafa miklar framfarir í
för með sér í læknisfræði. Það mætti
t.d. hugsa sér að hægt væri að
slökkva á gölluðum genum, veirum
eða krabbameinshvetjandi genum,
eða kveikja á öðmm genum sem
nauðsynleg væm fyrir sjúklinga.
Það er því æsispennandi að fylgjast
með framhaldinu á rannsóknum á
metýleringu í erfðamengi mannsins
sem og að sjá hvaða hlutverki
stökklar gegna í því samhengi.“
Líf og starf vísinda-
mannsins heillandi
Hans Tómas segist hafa verið við-
loðandi rannsóknir allt sitt háskóla-
nám. Hann vann fyrstu tvö sumrin
með námi undir handleiðslu Sig-
mundar Guðbjarnasonar prófessor
með styrk frá Nýsköpunarsjóði
námsmanna. Á þriðja námsárinu fór i
hann sem skiptinemi í einn vetur til ;
Iowa-ríkis í Bandaríkjunum og vann
þar á rannsóknarstofu. Hann segir