Znajdź zawartość

Tybetańczycy mogą żyć i pracować w Himalajach, nie cierpiąc przy tym na chorobę wysokościową, ponieważ faworyzowane przez dobór naturalny dwa warianty genów pozwalają im efektywniej wykorzystywać tlen niż ludziom zamieszkującym niziny. Dotąd naukowcy nie mieli pojęcia, jakim sposobem Tybetańczycy czują się tak dobrze na wysokości ponad 4400 m n.p.m. U ludzi zamieszkujących Andy wykryto zwiększoną zawartość hemoglobiny we krwi, ale tutaj u wielu "górali" odnotowywano mniejszą jej ilość. Oznacza to, że ludzie z fenotypem obniżonej zawartości hemoglobiny muszą po prostu skuteczniej wykorzystywać mniejsze ilości tlenu, by dostarczać go do kończyn. Chińscy i amerykańscy badacze zidentyfikowali warianty dwóch genów, które u większości Tybetańczyków biorą udział w regulacji zawartości tlenu we krwi. Na początku zespół przekopywał rejestry DNA w poszukiwaniu odpowiednich kandydatów. Wskazano na 247 genów, w przypadku których zaobserwowano różnice międzypopulacyjne. Następnie akademicy analizowali wytypowane segmenty u 31 niespokrewnionych Tybetańczyków (wszyscy mieszkali na wysokości 4,5 tys. m n.p.m.) oraz 45 Chińczyków i 45 Japończyków z nizin, których genom mapowano w ramach projektu HapMap. Naukowcy z USA i Qinghai University znaleźli regiony silnie zmienione przez dobór naturalny. W ten sposób mogli ustalić, które warianty genów są stosunkowo nowe i występują u Tybetańczyków, ale nie u Chińczyków czy Japończyków. Ostatecznie zbiór rozważanych genów zawężono do 10, w tym do znajdowanych najczęściej u Tybetańczyków z najniższą zawartością tlenu we krwi EGLN1 i PPARA. Badacze stwierdzili, że u ludzi, którzy mieli więcej korzystnych kopii (odziedziczyli je po obojgu rodzicach), zawartość tlenu była najniższa. Co więcej, wykorzystywali go efektywniej od osób z jedną kopią wariantu lub w ogóle go pozbawionych – podsumowuje Lynn Jorde ze Szkoły Medycznej University of Utah. W przyszłości naukowcy zamierzają ustalić, w jaki sposób warianty genów regulują poziom tlenu i jego wykorzystanie. Profesor Jorde podkreśla, że na razie jej zespół rozwiązał jedynie część zagadki. Samo obniżenie zawartości hemoglobiny byłoby bowiem antyprzystosowaniem do życia na wysokościach. W kolejnych etapach eksperymentu trzeba będzie znaleźć geny współpracujące z EGLN1 i PPARA, które odpowiadają za wydajny transport niewielkich ilości O2 do tkanek.

Wielu z nas słyszało wielokrotnie o sytuacji, gdy określony wariant genu (zwany allelem) może zwiększać lub zmniejszać ryzyko wystąpienia danej choroby. Wybitne osiągnięcia na tym polu ma m.in. polski naukowiec, prof. Jan Lubiński z Pomorskiej Akademii Medycznej, światowy autorytet w dziedzinie genetyki nowotworów. Okazuje się jednak, że są sytuacje, w których samo stwierdzenie obecności danego allelu nie wystarcza, by dokładnie przewidzieć reakcję organizmu na określone warunki. Naukowcy z Uniwersytetu Chicago oraz firmy Affymetrix odkryli, że nawet posiadacze identycznych alleli mogą wykazywać różną reakcję m.in. na podawanie niektórych leków oraz na pewne rodzaje infekcji. W badaniu wzięło udział 180 zdrowych osób. Grupa ta składała się z 60 trzyosobowych rodzin (rodzice plus dziecko). Połowa badanych rodzin należała do populacji kaukaskiej zamieszkującej stan Utah, a druga pochodziła z miasta Ibadan w Nigerii. Celem analiz było zmierzenie intensywności ekspresji genów, tzn. liczby cząsteczek białka, które powstaje w komórce na matrycy jednego genu. Pod lupę wzięto niemal połowę wszystkich genów, które posiadamy. Okazuje się, że aż pięć procent z nich wykazuje wyraźne różnice w stopniu ekspresji pomiędzy populacją kaukaską (do której należą m.in. Europejczycy) i afrykańską. Znaczącą liczbę różnic odkryto przede wszystkim w genach odpowiedzialnych za produkcję przeciwciał - cząsteczek niezwykle istotnych dla skuteczności naszej obrony przed mikroorganizmami. Profesor Eileen Dolan, specjalistka w dziedzinie genetyki nowotworów i główna autorka badań, tłumaczy: Naszym głównym obiektem zainteresowań był sposób, w jaki geny regulują skuteczność odpowiedzi na lekarstwa, przede wszystkim na chemioterapię nowotworów. Chcemy zrozumieć, dlaczego różne populacje wykazują odmienną intensywność efektów ubocznych przy przyjmowaniu leków. Chcielibyśmy także umieć przewidzieć, czy dany pacjent jest zagrożony wystąpieniem niepożądanej reakcji na określony lek. Jeszcze przed rozpoczęciem analiz badacze spodziewali się kilku różnic. Wiedziano już na przykład, że Afrykanie znacznie słabiej reagują na bakterie powodujące zapalenie przyzębia i potwierdzono to odkrycie dzięki badaniom genetycznym. W trakcie analiz odkryto jednak także kilka innych różnic pomiędzy populacjami. Okazało się na przykład, że liczne geny odpowiedzialne za wiele procesów związanych z podstawowymi funkcjami komórek również różnią się znacząco stopniem ekspresji. Jednak najwięcej istotnych różnic znaleziono wśród genów regulujących funkcje układu odpornościowego. Może to mieć ogromny wpływ na liczne procesy, od odporności na infekcje po rozwój takich chorób, jak stwardnienie rozsiane czy jeden z rodzajów cukrzycy. Dopiero zaczynamy badać różnice pomiędzy populacjami obejmujące pomiar ekspresji genów. Wierzymy jednak, że mogą one być fundamentalne dla podatności poszczególnych osób na określone choroby oraz sposobu reakcji na podanie określonych leków. W następnym etapie badań skupimy się na tym, jakie geny i w jaki sposób regulują reakcję człowieka na chemioterapię stosowaną w leczeniu nowotworów - tłumaczy prof. Dolan. Odkrycie naukowców z Uniwersytetu Chicago i firmy Affymetrix potwierdza, że "geny to za mało". Okazuje się bowiem, że nawet korzystne dla człowieka allele mogą nie dawać korzyści, gdy są mało aktywne, tzn. gdy ich ekspresja jest mała. Działa to także odwrotnie: niekorzystne allele można by hipotetycznie "uśpić" i w ten sposób zmniejszyć ich negatywny wpływ na organizm. Do tego jednak daleko, choć naukowcy pracują intensywnie, by poszerzyć wiedzę w tej dziedzinie. Dogłębniejsze zrozumienie wspomnianych mechanizmów pozwoli także dobrać optymalny rodzaj leczenia wielu chorób, przewidzieć przebieg terapii oraz poprawić jej jakość i skuteczność.