Læknaneminn - 01.04.2005, Page 54

Raðgreiningu erfðamengis mannsins er lokið Hvað svo?
gamans geta að 46% þeirra próteina sem finnast í sveppagróðri
(Yeast (fungal) linage) finnast einnig í manninum (6). Menn
kynnu að spyrja hvort raðgreining erðamengis mannsins, og
skilningur okkar á erfðafræði undirstriki ágæti tilgátu Darwins,
sem hann varpar fram í bók sinni Orgin of Species frá 1863.
Raðgreining erfðamengis minni lífvera hélt áfram, og á undan-
förnum árum hefur vísindamönnum tekist að raðgreina erfða-
mengi meira en 100 dreifkjörninga (prokaryotes), sýkla og veira
sem sumar hverjar valda sjúkdómum í manninum (tafla 1).
Þannig hefur HGP ekki einungis haft þá þýðingu að færa okkur
grunn sem í framtíðinni mun gera okkur kleyft að skilja betur
tildrög erfðasjúkdóma, heldur einnig vitneskju um uppbyggingu
erfðaefnis lífvera sem ráðast gegn frumum mannsins (15,16,17).
Hvernig fór raðgreiningin fram?
Það er langur vegur á milli þess að geta raðgreint erfðaefni og
að skilja hlutverk þess. Á sama hátt var mikill munur á skilningi
Forngrikkja og stjarnfræðinga nútímans á himintunglunum. Á
svipuðum tíma og Neil Armstrong og Buzz Aldrin stigu á tunglið
tókst Fred Sanger við Cambridge háskóla í Englandi að
raðgreina basaröð DNA bútar, en það hafði heldur ekki tekist
áður (6). Fyrir tíma nútíma raðgreiningartækni, sem stuðst var
við mestan hluta Genamengisáætlunarinnar (sjá hér að neðan),
skildi Sanger í sundur DNA bútana sína með hjálp gel-rafdráttar
(gei-based sequencing). í stað þess að nota einungis dNTP
(þ.e.a.s. N-bundnu basana: A, T, G, C til deoxýríbósa án
hydroxyl-grúppu á stöðu 2), þá bætti Sanger einnig dideoxy-
núkleótíðum útí lausnina sína (ddNTP), sem annars innihélt alla
þá þætti sem nauðsynlegir voru fyrir fjölföldun erfðaefnisins. Ef
DNA polymerasinn bætti þessu núkleótíðformi á samsætt snið-
mótið (template) gat fjölföldunin ekki haldið áfram. Með öðrum
orðum, þá gat ekki myndast forsfórsýrudiesterbinding (3’ _ 5’) á
milli dideoxynúkleótíðsins og þess núkleótíðs er annars hefði
bæst við hinn nýmyndaða streng. Sanger-aðferðin gaf þ.a.l.
stytt form (truncated) á nýmynduðu erfðaefninu.
Watson og Crick höfðu þegar varpað Ijósi á uppbyggingu
DNA sameindarinnar, eins og fram hefur komið, og því vissi
Sanger að ef um enda-dideoxynúkleótíðið cýtósín hefði verið að
ræða, þá væri samsætan í erfðaefninu sem hann var að
raðgreina gúanín.
Sanger gat nýtt sér skerðiensímauppgötvun Werner Arber frá
6. áratugnum og eftir að hafa skorið erfðaefnið niður, rafdró
hann bæði DNA-formin (þ.e. lítill bútur / stór bútur), en stærð
bútanna á gelinu gaf vísbendingu um hvert núkleótíðanna
honum hafði tekist að raðgreina (minni bútarnir (truncated)
runnu hraðar niður gelið m.ö.o). Þessi aðferð var hins vegar
tímafrek. Einum áratug síðar var Sanger-aðferðin gerð um það
bil fjórum sinnum öflugri af þeim félögum Lloyd Smith og Mike
Hunkapiller, aðferð sem síðar átti eftir að nýtast í HGP. Þeirra
hugmynd var að notast við fjögur efnasambönd er gátu bundist
ddNTP og gefið frá sér flúrljómun ef leysigeislum var beint að
þeim. Niðurstöður lestursins voru síðan færðar yfir á tölvutækt
form. Hunkapiller hélt athugunun sínum áfram við ameríska fyrir-
tækið Biosystems (http://www.appliedbiosystems.com) sem
síðar náði að hanna fjögurra reima raðgreiningarvél með aðferð-
afræði hans og Lloyd Smith sem fyrirmynd. Tækið, sem fékk
nafnið Smith-Hunkapiller raðgreiningartæki (mynd 3), greindi
sjálft á milli DNA-bútanna og flúrljómunarinnar.
Þegar menn hófu Genamengisáætlunina var þessi aðferð
höfð að leiðarljósi, enn öflugri tæki komu fram í dagsljósið og
Tafla 1. Sýkill (pathogen) Raðgreiningu lokið Fjöldi basapara Fjöldi próteina Sjúkdómar (ekki tæmandi listi)
Chlamydia pneumoniae 25. juli 2003 1.225.935 1118 Lungnabólga, heilahimnubólga, miðeyrnabólga
Chlamidia trachomatis 10. sept 2001 1.042.519 874 Klamydía, þvagrásarbólga, bólga í eggjaleiðurum, liðbólga, lungnabólga
Clostridium tetani 5. feb 2003 2.799.251 2640 Stífkrampi
Escherichia coli 9. des 2002 5.231.428 5490 Þvagfærasýking, sepsis, heilahimnubólga
Haemophilus infiuenzae 19. okt 2001 1.830.138 1743 Lungnabólga, epiglottitis, heilahimnubólga, miðeyrnabólga
Helicobacter pylori 7. sept 2001 1.667.867 1590 Magabólgur, skeifugarnarsár (áhættuþáttur magakrabbameins)
Listeria monocytogenes 28. ágúst 2001 2.905.310 2847 Heilahimnubólga í nýburum
Mycobacterium tuberculosis 7. sept 2001 4.411.529 3924 Berklar
Mycoplasma pneumoniae 2. april 2001 816.394 688 Lungnabólga
Neisseria meningitidis 27. sept 2001 2.184.406 2230 Heilahimnubólga (6-60 ára)
Pseudomonas aeruginosa 10. sept 2001 6.264.403 5570 Sýkingar í sárum/brunasárum, lungnabólga
Staphylococcus aureus 6. nóv 2001 2.902.619 2800 Húðsýkingar, abscess, lungnabólga, Toxic Shock Syndrome, osteomyelitis, hjartaþelsbólga
Treponema pallidum 7. sept 2001 1.138.011 1041 Syphilis
LÆKNANEMINN
2005