Læknaneminn - 01.04.2005, Page 53

Raðgreiningu erfðamengis mannsins er lokið Hvað svo?
uppruna u.þ.b. 4000 arfgengra sjúkdóma (7) með stökkbreyt-
ingu í einungis einu geni er valda ákveðinni svipgerð (phenot-
ype). Cystic fibrosis, Huntington sjúkdómur og Sickle cell
anemia eru þeirra á meðal. Því verður stóra áskorunin í náinni
framtíð m.a. sú að finna orsök og meðferð fjölþátta genasjúk-
óma.
Mynd 2. Myndræn framsetning niðurstaðna úr örflögu greiningartæki.
Rauðu punktarnir á myndinni gefa vísbendingu um genatjáningu við
ákveðin skilyrði (.A) á ákveðnum tímapunkti. Grænu punktarnir sýna minna
tjáð gen á sama tíma við sömu skilyrði. Hins vegar gefa gulu punktarnir til
kynna virkni gena við skilyrði B (rauður + grænn = gulur). Með þessari
aðferð er leitast við að fá heildarmynd af tjáningarmynstri gena (transcript-
ional profile). Þegar búið er að einangra nægilegt magn RNA úr vefj-
asýnum (t.d. með Trizol kit sem er ein aðferð af mörgum mögulegum) er
því breytt yfir í cDNA með víxiritun (reverse transcription) með víxiríta og
núkleótíðin eru merkt með flúrljómandi efnum eins og Cy3 (grænn) og Cy5
(rauður). Merktar sameindir nýtast sem þreifarar (probes). Blending (hybri-
dization) þreifaranna (grænn og rauður) verða við tugþúsundir DNA-raða
(gen mannins) á litlu kísilundirlagi og Argon-leysigeislar (fyrir grænan og
rauðan lit) lesa merkið sem kemur frá hverjum erfðaefnisbút er bundist
hefur DNA örflögunni. Niðurstöður lesturs geislanna eru síðan settar
saman, og i tilfellum þar sem rauður litur mætir grænum myndast nýr litur
(gulur). Þetta gefur vísbendingu um þau gen sem eru virk við skilyrði A
annars vegar og skilyrði B hins vegar sem könnuð eru (t.d. loftháð (aerobic)
og loftfirrð (anaerobic) skilyrði). Þannig er einnig unnt að finna gen sem
sýna breytilega tjáningu ísjúkum vef samanborið við þann heilbrígða (8).
2) Stórauknir möguleikar á nákvæmari lyfjameðferð, en þekking
á amínósýrusamsetningu próteina sem og núkleótíðsamsetn-
ingu stýrisvæða umritunar (promoter) veitir möguleika á fram-
leiðslu og þróun betri lyfja.
3) Stofnfrumu- og genalækningar. Meðferðin byggir á
meðhöndlun með frumum (stofnfrumum vefja) sem gæddar eru
þeim hæfileikum að endurnýjast og þróast í mismunandi vefja-
gerðir. Eins og vel er kunnugt myndast frumurnar eftir frumuskipt-
ingu okfrumna (Zygote), og mynda kímlögin þrjú. Þær geta m.ö.o.
þróast í allar þær frumutegundir sem í líkama okkar finnast.
Nú eru vísindamenn farnir að skilja megin atriði í stjórnun stýri-
svæða erfðefnis stofnfrumna, er hvetur myndun ákveðinna
vefjagerða. Menn hafa bent á hve gríðarmikla þýðingu þessi
þekking getur haft fyrir sjúklinga með ólæknandi sjúkdóma eins
og Huntington og Alzheimer sjúkdóm. f framtíðinni kann að
verða mögulegt að skipta út skemmdum vef fyrir nýjan.
Genalækningar hafa mikið verið rannsakaðar meðal lang-
veikra sjúklinga. Hér er hægt með ákveðnum aðferðum að
koma geninu sem skráir fyrir hinu rétta próteinformi (þ.e. próteini
sem ekki veldur sjúklegu ástandi eða annarri svipgerð (phenot-
ype)) inn í frumur hins sjúka, með hjálp genaferju (vector). Rann-
sóknarteymi frá NIH-stofnuninni (Culver et al.) sýndi fyrst fram á
gagn meðferðarinnar í meðhöndlun sjúkdóma. Þeir meðhöndl-
uðu tvenn stúlkubörn með retróvírus sem bar genið er skráir fyrir
ensíminu adenósín deamínasa, en stúlkurnar þjáðust af vöntun
þessa ensíms. Sjúkdómurinn veldur tíðum tækifærissýkingum
vegna bælingar ónæmiskerfisins (9). Hópurinn einangraði fjölda
ónæmisfrumna (T-frumna) sem síðar voru sýktar in vitro með
veirugenaferjunni. Þegar frumurnar höfðu tekið upp vírusinn, og
þegar veirugenaferjan gat nýtt sér umritunarkerfi þeirra, var
frumunum komið fyrir í blóðrásarkerfi stúlknanna á ný. Meðferðin
skilaði góðum árangri. Það gerðist svo hins vegartæpum áratug
síðar, að svipuð meðferð kostaði líf hins 18 ára Gelsingar frá
Arizona. Hann hafði greinst með ornithín transcarbómýlasa
skort. Þremur dögum eftir meðferð lést Gelsinger, sem var afar
sorglegt í Ijósi þess hve einkennalítill hann var af sínum sjúkdómi.
Vísindamenn könnuðu næst möguleika á notkun stofnfrumna í
stað sómatískra frumna. Aðferðin veitti byr undir báða vængi
fyrst um sinn, en síðar komu fylgikvillarnir í Ijós; hvítblæði (6).
Þessi inngrip læknavísindanna hafa vafalítið verið mikið bakslag
fyrir genalækningar, en það er vert að hafa að leiðarljósi að
aukinn skilningur á erfðafræði með tilkomu raðgreiningarinnar
getur leitt okkur á réttar brautir m.t.t. vel hugsanlegra og
nákvæmari genalækninga í framtíðinni.
Eftir Genamengisáætlunina hefur komið í Ijós að munur á
erfðamengi tveggja einstaklinga er gríðarlega lítill (6).
Fjöldi gena sem skrá fyrir próteinum var áætlaður á bilinu 20-
25 þúsund (4), en þessi genafjöldi er einungis um 3% af heildar-
uppbyggingu erfðaefnisins. Hér er um að ræða þann hluta sem
skráir fyrir mRNA; útraðir (exons) sem yfirleitt eru af stærðar-
gráðunni 150 basapör. Þeir hlutar gena sem klipptir (spiicing)
eru út í umritunarferlinu, svokallaðar innraðir (introns), saman-
standa aftur á móti af fleiri þúsundum basapara og mynda
þannig stærstan hluta gensins ásamt stýrisvæðum umritunar,
efliraða (enhancers), raða er draga úr umritun (silencers) og
þeim röðum innan gensins sem virkjast með hjálp umriturnar-
þátta. Áður en haldið verður lengra skal þess getið að í Ijós hefur
komið með hjálp tækni sem felur í sér víxlritun að um 60% allra
gena eru líkleg til að vera klippt á tvo eða fleiri mismunandi vegu
(10). Því er þýðing kortlagningarinnar ennfremur sú, að auðvelda
okkur nánari athuganir á því hvar og hvernig gen eru virkjuð
hverju sinni.
Sú vitneskja á sviði raðgreiningartækni er okkur hlotnaðist fyrir
og á tímabili HGR leiddi einnig rannsóknarfólk á brautir raðgrein-
ingar fleiri lífvera. Áður en HGR lauk árið 2003, var þegar búið að
Ijúka raðgreiningu margra frumstæðari lífvera (tafla 1). Raunin
varð reyndar sú að skipulagt var að rannsaka fyrst genamengi
annarra lífvera, i æfingarskyni fyrir HGP verkefnið (6). í kjölfarið
fylgdi raðgreining erðamengis fleiri lífvera sem lifa við mjög frum-
stæð skilyrði, eins og t.d. sveppagróður. Þessar lífverur höfðu
allar á bilinu 6-26 þúsund gen. Mörgum kann að finnast það
mikill genafjöldi fyrir svo frumstæðar lífverur, sérstaklega í
samanburði við frumur mannsins (11,12,13,14) en þess má til
LÆKNANEMINN
2005
51