MNOGO SMO NAPREDOVALI SA OVIM GENETSKIM INZINJERINGOM. ALI SVAKA PRICA UVEK IMA I DOBRE I LOSE STRANE. ZA NEKA ISPITIVANJA POSTAVLJAJU SE VELIKE MORALNE IETICKE DILEME USPRKOS NOBELOVOJ NAGRADI. EVO DVE PRICE KOJE NAM BUDE U ISTO VREME I STRAH I NADU.
Iako vam je, danas, dvostruki heliks („uvijene merdevine“) dezoksiribonukleinske kiseline (DNK) dobro poznata stvar, koju ste sigurno zapamtili čak i ako niste pažljivo pratili na časovima biologije, verovatnoća da ste čuli za mikro-RNK, otkriće koje je svojim autorima ove godine donelo Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu, nije baš visoka. Zašto je onda ovo otkriće dovoljno značajno da bi zaslužilo tako veliko priznanje? Hajde da se podsetimo osnova.
Dezoksiribonukleinska kiselina je nosilac genetičkih informacija i predstavlja „građevinski plan“ na osnovu koga će biti izgrađen vaš celokupni organizam. Ovde se takođe nalaze informacije koje će u velikoj meri odrediti vaše ponašanje – većina preferenci koje imate u životu su genetski determinisane. Kod ljudi je celokupna DNK raspoređena na 46 hromozoma (23 od majke i 23 od oca) i kada bi se ova DNK razmotala, njena dužina bi bila oko dva metra (postoje razne procene kolika je dužina DNK u čitavom ljudskom telu ali je red veličine neosporan – milijarde kilometara, dovoljno da se razvuče preko čitavog Sunčevog sistema nekoliko puta).
Ono što je još impresivnije jeste da su ta dva metra DNK u svakoj ćeliji smeštena u njenoj centralnoj organeli koja se naziva jedro i čiji je prečnik svega 5-10 mikrometara (milioniti deo metra). Da bi ovo bilo moguće, DNK mora da bude vrlo gusto spakovana (sklupčana) ali tako da omogućava pristup ćelijskoj „mašineriji“ koja vrši kopiranje informacija (DNK-DNK) koje je neophodno za ćelijsku deobu kao i prepisivanje informacija na RNK (drugu osnovnu vrstu ribonukleinskih kiselina u ćeliji) što je od fundamentalnog značaja (između ostalog) za sintezu proteina koji su osnovni gradivni blokovi svake ćelije (RNK takođe može da bude osnovna genetička informacija kod nekih virusa, svakako su vam najpoznatiji koronavirusi i grip).
Ono što je dugo zbunjivalo molekularne biologe jeste sastav DNK. Recimo da građevinske blokove DNK, ono što nazivamo baznim parovima (koje čine „prečage merdevina“), obeležimo početnim slovima njihovog naziva – A/adenin, G/guanin, T/timin, C/citozin. Ovako poređana slova (npr. ATAGCGTACTGAGC…) mogu predstavljati različite informacije na isti način kao što nam slova u azbuci u zavisnosti od rasporeda i dužine daju različite reči a te reči dalje obrazuju rečenice. Pa opet, ono što je zajedničko da bi slova u rečima i „slova“ u DNK imala „smisao“ (prenosila informaciju) jeste njihova raznolikost. Kao što nemamo reč šćšćšćšćšćšćšć… (ili bilo koja dva-tri slova koja se kontinuirano ponavljaju veliki broj puta), tako i kad naiđemo na region DNK koji sadrži samo par „slova“ ( npr. GCGCGCGCGCGCGCGCGCG… i tako milion puta), vrlo je mala verovatnoća da takva sekvenca sadrži neku informaciju kao što je „recept“ za sintezu proteina.
Počeci molekularne biologije bili su fokusirani na delove DNK zadužene za sintezu proteina pa se ostatak DNK obično označavao kao „đubre“ (junk DNA), a rezultati su pokazivali da se čak 98% DNK u ćeliji može svrstati u ovu kategoriju. Postojao je, ipak, ozbiljan problem sa ovakvim brojem – kopiranje, „motanje“… ovako duge DNK koja se skoro potpuno sastoji od „đubreta“ nije baš imalo mnogo evolucionog smisla. Mnogo, mnogo jeftinije za ćeliju bilo bi da je (evolucijom) tu DNK znatno skratila (kao firma koja otpušta tehnološki višak) a ostavila samo ono što joj je stvarno neophodno. Bilo je očigledno da u tom „đubretu“ mora biti dosta toga značajnog za ćeliju ali je naš tadašnji nivo znanja bio nedovoljan da otkrijemo šta je to. S vremenom je „đubre“ iznedrilo mnogo toga (lista je poduža i ovde nemamo prostora da ulazimo u detalje) a jedan od „bisera“ je upravo mikro-RNK.
Bez obzira na to što svaka ćelija u organizmu ima identičnu DNK, same ćelije su različite ko „Bog i šeširdžija“. Recimo keratinocita (ćelija kože), hepatocita (ćelija jetre) i neuron imaju istu DNK ali i morfološki (po građi i izgledu) i fiziološki (po funkciji) ne mogu biti različitiji. Kako je to moguće? Zamislite da je DNK pun špajz sa mlekom, šećerom, brašnom, jajima, mesom, voćem, povrćem i svim začinima koji su vam potrebni da napravite koje god jelo vam padne na pamet. U tortu idu mleko, šećer, jaja i brašno a u musaku idu meso i krompir.
Tako je i sa različitim vrstama ćelije. Iako je ceo špajz na raspolaganju, samo će one „namirnice“ koje su neophodne za datu ćeliju biti upotrebljene. Da bi se to desilo, na primer, DNK ima sistem „prekidača“ koji će različite gene podesiti na „ON/OFF“ što će na kraju voditi do neurona ili mišićne ćelije (sve ovo je super pojednostavljeno, za detaljno objašnjenje postoje knjige). Ovakvi mehanizmi se nazivaju „regulatorni mehanizmi ekspresije gena“ a mikro-RNK predstavljaju jedan od alata koji su ćeliji na raspolaganju za ovu svrhu.
Kako smo došli do ovog odgovora? Kada u biologiji pokušavamo da rešimo neki problem, oslanjamo se na ono što nazivamo „model sistem“ – organizam koji poseduje „ponašanje“ (bilo koji biološki mehanizam) koje želimo da odgonetnemo ali, po mogućstvu, ništa više od toga. Ako je nešto u biologiji moguće istražiti na jednoćelijskim organizmima – fenomenalno, nema svih dodatnih komplikacija (misterija) koje se javljaju sa povećanjem kompleksnosti organizma. Ako nije moguće na jednoćelijskom – uzećemo što je jednostavniji višećelijski organizam.
Jedan od najpopularnijih „model sistema“ u nauci je valjkasti crv Caenorhabditis elegans koji nam je dao nebrojeno mnogo odgovora pogotovo kada je razviće u pitanju. I upravo je istraživanje razvića kod ovog crva ukazalo na postojanje mikro-RNK. C. elegans ima četiri, strogo regulisane, larvalne faze razvića (L1-L4) što je omogućilo istraživačima da otkriju razne mutacije koje blokiraju ovaj proces – većina njih u genima za proteine, ali i određeni broj u delovima koji nisu kodirali proteine. Ovaj drugi deo su predstavljale kratke sekvence (oko 20) „slova“ na kraju „recepta“ za protein koje bi, kada su prisutne, dovodile do drastičnog smanjenja sinteze tog proteina. To je bio jasan pokazatelj da postoje, do tada još nepoznati, regulatorni mehanizmi bazirani na ovim vrlo kratkim (mikro) RNK sekvencama. Na početku se mislilo da je ovo nešto što je karakteristično samo za valjkaste crve ali su dalja istraživanja pronašla homologne sekvence i kod sledećeg omiljenog „model sistema“ molekularnih biologa – vinske mušice (Drosophila melanogaster). Na kraju će se ispostaviti da su mikro-RNK „visoko evoluciono konzervirane“ (prisutne u skoro neizmenjenom obliku u većini vrsta) i da utiču koliko do sada znamo na oko 60% gena u ćeliji.
Čim se otkrije nešto ovako značajno, kada su molekularni mehanizmi u pitanju, istog trenutka se postavlja pitanje na koji način to može biti primenjeno u praksi, pre svega kada je lečenje bolesti u pitanju. Očigledan kandidat za primenu mikro-RNK bile su razne vrste kancera s obzirom na to da je kontrola regulacije ekspresije (aktivnosti) gena ono što dovodi do njegovog nastanka. Ali teorija je jedno a praksa je drugo i odmah se pokazalo zašto je razlika između jednostavnog „model sistema“ i komplikovanog organizma kao što je ljudski „nebo i zemlja“. Pošto nisu imali precizan mehanizam dostavljanja mikro-RNK do željenih tkiva, istraživači su morali da ubrizgavaju visoke količine u krvotok što je rezultovalo vrlo jakim imunskim reakcijama pa čak i smrću nekoliko ispitanika. Ovo je dovelo do obustavljanja ispitivanja.
Danas je mehanizam dostavljanja mikro-RNK drastično poboljšan i imunski odgovor je sveden na minimum ali još uvek ne postoje odobreni tretmani. Kako je DNK centralna komponenta našeg organizma, svaki efektivni mehanizam regulacije koji nam je na raspolaganju postavlja potencijalni „magični štapić“ pomoću koga bismo mogli da izlečimo čitave grupe bolesti – kardiovaskularne, endokrine, autoimune itd. Glavni problem je što svaki organizam poseduje veliki broj sopstvenih mikro-RNK (od kojih su najveći broj nama još uvek nepoznate) koje potencijalno mogu da interaguju sa onim mikro-RNK koje smo mi spolja uneli u organizam (bilo je čak i predloga da je ovo mehanizam kojim ishrana reguliše ekspresiju gena). Ovako nešto može da ima katastrofalne posledice blokirajući regularne procese koji se dešavaju u ćeliji na taj način praveći veću štetu nego korist.
Kakva je budućnost za mikro-RNK? Ako pogledamo količinu novca koju industrija ulaže u ova istraživanja, čini se, poprilično svetla. Nedavno je Novo Nordisk (najpoznatiji kao proizvođač ozempika) platio čitavih milijardu evra za nemačku firmu Cardior Pharmaceuticals koja je trenutno u fazi II kliničkih ispitivanja svog tretmana za srčanu insuficijenciju baziranog na mikro-RNK.
Ono što je sigurno, to je da će posle dodeljivanja Nobelove nagrade dosta pažnje biti skrenuto na ovo polje istraživanja, a to uvek znači mnogo više državnih para i akademskih istraživanja. Ostalo je još mnogo posla da se uradi, držimo im palčeve.
Modifikacija DNK koda otvara revoluciju u medicini, sa potencijalom za eliminaciju genetskih bolesti, ali izaziva etičke i sigurnosne dileme.
Dostignuće koje se smatralo nemogućim konačno je ostvareno – DNK sada može biti izmenjen. Jedan od glavnih ciljeva ove revolucionarne tehnologije jeste mogućnost uklanjanja genetskih bolesti. Ovaj napredak u genomici otvara nove perspektive za rešavanje kritičnih zdravstvenih problema i daje nadu da bolesti koje su se ranije smatrale neizlečivima, mogu postati izlečive.
Šta znači DNK editovanje i šta obuhvata?
MedlinePlus definiše DNK editovanje kao skup alata poznat kao uređivanje genoma ili gena, koji omogućava istraživačima da izmene DNK organizma. Ove tehnologije omogućavaju dodavanje, brisanje ili modifikaciju genetskog materijala na određenim genomskim regijama. Kroz uređivanje gena moguće je korigovati greške u DNK koje uzrokuju bolesti.
CRISPR-Cas9, skraćenica za CRISPR-associated protein 9 i clustered regularly interspaced short palindromic repeats, jedan je od poznatih pristupa koje su naučnici razvili za editovanje DNK. Naučna zajednica je oduševljena CRISPR-Cas9 sistemom zbog njegove tačnosti, efikasnosti, brzine i nižih troškova u odnosu na postojeće tehnike editovanja genoma.
Ono što su naučnici smatrali nedostižnim sada je postalo stvarnost i može se koristiti za lečenje ljudi. Proces DNK editovanja je složen. Uz pomoć molekularnih alata, naučnici pronalaze specifične segmente DNK koje je potrebno precizno iseći kako bi se izvršila promena. Kada se proces završi, prirodni mehanizmi organizma popravljaju DNK lanac, čime se genetski kod menja.
Ovaj imunološki mehanizam su istraživači modifikovali kako bi menjali DNK. Slično kao i RNK segmenti koje bakterije proizvode iz CRISPR niza, stvara se mali deo RNK sa “vodič” sekvencom koja se vezuje za određenu ciljnu oblast DNK u ćeliji.
Kako DNK editovanje može omogućiti lečenje genetskih bolesti
MedlinePlus u svom izveštaju ističe da su prevencija i terapija ljudskih bolesti glavne oblasti interesovanja za uređivanje genoma. Istraživački instituti koriste DNK editovanje u životinjskim modelima i ćelijama kako bi bolje razumeli bolesti. Naučnici još uvek istražuju sigurnost i efikasnost ovog metoda za ljudsku upotrebu. Mnoge bolesti, uključujući monogenske poremećaje kao što su bolest srpastih ćelija, hemofilija i cistična fibroza, trenutno su u fokusu istraživanja.
SVAKAKO DA SVAKO DOSTIGNUCE U NAUCI PODIZE VELIKU PRASINU. TRAZE SE ODGOVORI JER STVAR JE NEPOZNATA, A NEPOZNATO JE UVEK RAZLOG ZA STRAH. MNOGO TOGA STO JE DO SADA OTKRIVENO UNAUCI I MEDICINI PREDSTAVLJA VELIKO PITANJE SIGURNOSTI I MORALNOSTI UPOTREBE. VISE NEGO IKAD BAS ZBOG OGROMNOG RAZVOJA TEHNOLOGIJE I VESTACKE INTELIGENCIJE U MOGUCNOSTI SMO DA PRISUSTVUJEMO SVAKAVIM CUDIMA. I UPRAVO SE NI NE MOZE NAZVATI DRUGACIJE NEGO CUDO. SVE TO STO SE DANAS OTKRIVA IPRIMENJUJE NA LJUDIMA.
MOZDA SAM PREVISE SKEPTICNA ALI ZAR LJUDSKA VRSTA DANAS NIJE NAJBOLESNIJA IKAD . BOLESTI SE NE MOGU NI POBROJATI. A TOLIKI VELIKI NAPREDAK ,TOLIKO NOVIH DOSTIGNUCA.
APSURD?
Нема коментара :
Постави коментар