Hetek - IV. évfolyam, 8. szám, 2000. február 19

Genetikai felfedezések sorozatával tartja lázban a genetikusok közössége a tudományos világot és a közvéleményt egyaránt. Az izgalom oka az, hogy a hetente megjelenő újabb és újabb beszámolók mind ugyanazt a feltevést támasztják alá: hibás gének okozzák a rákos megbetegedések túlnyomó többségét, a jó géneknek a szervezetbe juttatásával pedig lehetővé válhat a rák gyógyítása, valamint a rákos daganatok megszüntetése.

A tudósok számára már a XX. század elején ismert volt, hogy a gének a sejtosztódáskor láthatóvá vált fonalszerű kromoszómákon helyezkednek el, arra azonban nem tudtak magyarázatot adni, hogy a kromoszómákat alkotó fehérjék és dezoxiribonukleinsav (DNS) közül melyik felelős a genetikai információk tárolásáért. Akkoriban úgy gondolták, hogy a gének a kromoszómák fehérjéiben helyezkednek el, tehát a fehérjék hordozzák és tárolják az örökletes információkat. Ezzel a feltevéssel azonban nem tudták megmagyarázni, hogy miként képes az anyasejt minden sejtosztódásnál az összes tárolt információ lemásolására és továbbítására az újonnan létrejött leánysejtbe. Csak később, az 1940-es években ismerték fel, hogy a genetikai információ hordozója a kémiai egyszerűségéért addig „hanyagolt” DNS, Watson és Crick pedig 1953-ban jöttek rá arra (Hetek, 2000. január 1.), hogy az információ másolása és tárolása pontosan ennek az egyszerűségnek köszönhető: a DNS ugyanis két ellentétes irányba csavarodó szálból áll, méghozzá úgy, hogy a cukor-foszfát gerincről „lelógó” bázisok - az adenin, a timin, a guanin és a citozin - úgy kapcsolják össze a két szálat, hogy azok egymás pontos kiegészítői; az adenin (A) csak a timinnel (T), a citozin csak a guaninnel (G) kapcsolódik össze.
Az, hogy hogyan is másolódik az információ ezek után már érthető, bár a folyamat részletes megismerése csak később történt meg: egy, a másolásért felelős enzim (DNS polimeráz) széthúzza a DNS-szálat és elkészíti az egyes szálak kiegészítőjét, vagyis ahol az eredeti szálban A volt T-t, ahol C volt az enzim G-t „ír”. Az eredmény két, azonos információkat tartalmazó DNS-molekula.
Az információ lemásolásának a mikéntjére a szerkezet tehát magyarázatot adott, az továbbra is kérdéses volt azonban, hogy az emberi sejtben mintegy hárommilliárdnyi A, T, C, G betűkből álló DNS hogyan határozza meg az ember fizikai tulajdonságait.
A sejtben összezsugorodott formában található, szabadon azonban több mint egy méteresre széthúzható DNS különböző hosszúságú szakaszai a gének. Ezek a szakaszok határozzák meg azt, hogy a fehérjegyáraknak is nevezett riboszómák milyen fehérjéket készítenek el a sejt számára. A DNS a fehérjegyártás szempontjából „menedzseri” feladatokat lát el: nem vesz részt közvetlenül a fehérjeszintézisben, hanem a DNS adott szakaszának másolatát tartalmazó molekula - messenger RNS - által közli a riboszómával, hogy milyen fehérjét is kell létrehoznia. (A messenger szó az RNS-molekula küldönc szerepére utal.)
Mindezek ismeretében könnyen érthető, hogy ha az eredeti gén hibás, akkor a hírvivő RNS-molekula szintén hibás információt közöl a riboszómával, amely a kívánttól eltérő szerkezetű fehérjét készít, ami a legjobb esetben csak kisebb zavarokat, legrosszabb esetben azonban súlyos - például rákos - megbetegedéseket okozhat.

Elnagyolt térképek

A Human Genome Project 1990-es hivatalos indulásakor mintegy 4000 gént ismertek a több mint 100 ezer génből álló génkészletből. A kutatási program fő célja a fennmaradó ismeretlen gének megkeresése és funkcióik meghatározása volt.
Az állami program kutatói pontos munkát akartak végezni, ezért nemcsak a géneket keresték a DNS-en belül, hanem az emberi DNS összes betűjét meg akarták határozni, annak ellenére, hogy a teljes génállomány az egész DNS-molekulának csak kis részét teszi ki. „Nem lettünk volna megelégedve, ha a géntérképünk hibás és hiányos” - nyilatkozta az amerikai Time magazinnak Francis Collins a kutatási program egyik vezetője.
A gyógyszercégek alkalmazásában álló kutatók azonban másképp gondolkoztak: nem tartották fontosnak a DNS-ben található jelző vagy éppen nem ismert funkciójú szakaszok dekódolását, hanem csak a működő gének megkeresését és beazonosítását tűzték ki célul. Ha a DNS-t térképhez hasonlítjuk, „valójában az az érdekes, hogy hol vannak a városok, és nincsen szükségünk az összes fa, vízmosás és árok helyzetére” - mondta a Time-nak Randall Scott az Incyte Pharmaceuticals gyógyszertársaság elnöke és tudományos főnöke. Hasonlóan gondolkoztak a francia Genset nevű cégnél is, akik két olyan gént is beazonosítottak, amelyek hibája felelős a prosztata-rák kialakulásában. Daniel Cohen, a cég egyik főnöke szerint a 20 legismertebb betegség, amelyik a népesség 80 százalékánál okoz halálos megbetegedést körülbelül 200 gén hibás működésének köszönhető.
Az állami „géntérképezőknek” azonban nem a két fenti cég okozza a legtöbb fejfájást, hanem Craig Venter, a molekuláris biológia „fenegyereke” és cége, a Celera Genomics. 1991-ben, amikor Venter megírta első cikkét a témában, egy nap alatt 347 gént tett az akkor ismert körülbelül 4000 gén listájához. 1994-ben a Nobel-díjas Hamilton Smith felkérte Ventert egy közös programra: térképezzék fel egy baktérium teljes génkészletét. A választás a fülgyulladást és meningitist okozó Haemofillus influenzae nevű baktériumra esett. 1995-ben Venter és Smith a Science nevű neves amerikai tudományos lapban leközölték a baktérium genetikai térképét. Ez volt az első eset, amikor egy élő szervezet teljes génkészlete vált ismertté, és ez az esemény lázba hozta a tudományos világot. Venter ezek után megalakította a Celera Genomics nevű társaságot, és egy új módszer segítségével a többi kutató számára meghökkentő ütemben haladt az emberi genom (génállomány) feltérképezésével.
Venternek és cégének az üzleti politikája azonban jelen pillanatban is megosztja a genetikusokat: az állami kutatások által megismert gének ugyanis mindenki számára ingyen hozzáférhetőek, Venter és kollégái számára is, akik saját munkájukban ezt ki is használták -, a Celera Genomics ezzel szemben komoly anyagi ellenszolgáltatás fejében bocsátja a kutatók rendelkezésére az általa szabadalmaztatott gének szerkezetét, és ez minden bizonnyal drágábbá teszi a genetikai hibákból származó betegségek gyógyítására fejlesztett gyógyszereket is.
Az emberi genom megismerésének előrehaladtával jelentős fejlődésnek indult egy új gyógymód: a génterápia. A génterápiát eredetileg olyan betegségek gyógyítására akarták használni, ahol a betegséget egyértelműen egy hibás gén okozta, úgyhogy megpróbálták a hibás gént egy jól működőre cserélni. A későbbiek során rájöttek, hogy a genetikai kezelést nemcsak ezek ellen a betegségek ellen lehet alkalmazni, hanem bizonyos géneknek megfelelő helyre juttatásával olyan feladatokra is rá lehet venni a sejteket, amelyek hasznosak lehetnek rákos megbetegedésekkel vagy akár szívbetegségekkel szemben is.
A közelmúltban Jeffrey Isner, a bostoni St. Elizabeth Medical Center kutatója szívkoszorúér-betegségben szenvedő emberek szívizmaiba juttatott egy VEG-F nevű véredényképződést serkentő gént. A szívkoszorúér-betegségek esetében az erek elzáródása okozza a problémát, az Isner által bejuttatott gén azonban új véredények gyártására adott utasítást a szívizomsejteknek, az így létrejött új ereken újra elindulhatott a véráram, megkerülve az elzáródott ereket. Arra a kérdésre, hogy hogyan jutnak el a szívizomba fecskendezett gének az izomsejteken belülre, a Time magazinnak Isner bevallotta: „Őszintén szólva nemigen tudom, hogy kerülnek oda.” A módszer ennek ellenére működik: Isner 16 beteg esetében állapított meg javulást, hat ember esetében pedig a fájdalmak is megszűntek.

„Hordozórakétává” javított AIDS kórokozó

A legtöbb esetben a géneket nem lehet ilyen egyszerűen a sejtekbe juttatni. A gének szállítására többnyire olyan vírusokat használnak, melyekben a vírus saját genetikai készletét - amely a vírusos megbetegedések okozója - lecserélik a kívánt génre. Ez a módosított vírus a „hagyományos” módon jut el végül a szervezet sejtjeibe, ahol a génekben tárolt információknak megfelelő fehérjék gyártását indítja el. Az emberi szervezet normális esetben azonban védekezik a vírusokkal szemben, és gyakran előfordul, hogy a „gyógyító vírust” is betolakodóként kezeli. A gének szállításához ezért egyre inkább olyan úgynevezett retrovírusokat használnak, amelyek nem váltanak ki heves immunreakciót. Inder Verma, a kaliforniai Salk Institute professzora még merészebb a hordozó kiválasztásában. Ő a genetikai állományától, így fertőzőképességétől megfosztott hírhedt HIV vírusba, az AIDS kórokozójába illesztette a szervezetbe juttatni kívánt gént. Verma állítása szerint eddig 115 alkalommal módosították a veszélyes retrovírusok családjába tartozó HIV vírust, de mindeddig nem látták annak a jelét, hogy a halálos vírus visszanyerte volna a fertőzőképességét.
A vírusok egy másik speciális családjának (ún. adenovírusok) használatakor fellépő heves immunválasz tavaly ősszel tragédiához vezetett: szeptember 17-én meghalt egy, a University of Pennsylvania génterápiás kísérleteiben önként résztvevő férfi. Jesse Gelsinger halála után a Szövetségi Élelmiszer és Gyógyszer Hivatal azonnal leállította a kísérleteket a Pennsylvania Egyetemen. Ez az eset a Washington Post tavaly november 3-ai cikke szerint nem egyedülálló (lásd keretes írásunkat). A Posthoz jutott dokumentumok szerint a szívbetegségek kezelésére alkalmazott génterápia során is előfordult hat haláleset, amelyről a kutatók azért nem számoltak be a Nemzeti Egészségügyi Intézetnek (NIH), mert véleményük szerint a páciensek halála nem a génterápiának köszönhető, hiszen a kutatási programban résztvevő személyek súlyos szívbetegek voltak.
A kutatók a kudarcok ellenére bizakodóak, és az elmúlt év őszén bejelentették, hogy Cancer Genome Project néven egy új kutatási programot indítanak el, amely a rákos megbetegedések mögött álló genetikai okokat és a gyógyítás lehetőségeit keresi, a Human Genome Project eredményeire támaszkodva. A projekt vezetői az a Michael Stratton és Richard Wooster lesznek, akik 1995-ben együtt fedezték fel, hogy a BRCA2 nevű gén hibája (mutációja) esetén jelentősen megnő a mellrák kialakulásának az esélye.
A génterápiában rejlő nagy lehetőségekre hívta fel a figyelmet az idei év két szenzációs bejelentése is: Antonio Giordano, a Thomas Jefferson University tudósa és munkatársai tüdőrákos daganatot gyógyítottak génterápiával (lásd a keretes írásunkat), az Ariad Pharmaceuticals Inc. nevű cég kutatócsoportja pedig olyan eljárást dolgozott ki, amelynek a segítségével tablettával lehetne kezelni a cukorbetegséget.
Mindezek fényében érthető, hogy sem a Human Genome Project kutatói, sem a Celera Genomics nem hajlandó lemondani arról a dicsőségről, hogy az általuk felfedezett gének segítségével sikerül eddig gyógyíthatatlan betegségekkel szemben eredményt elérni. A „géntérképezők” hajszája folytatódik, azt pedig a jövőbeni alkalmazások döntik majd el, hogy az állami finanszírozású pontos „génlexikonok” vagy pedig a Celera „nyers” adatai alkalmasabbak a génterápia további kísérleteiben.

Amikor az elmúlt ősz folyamán a 18 éves Jesse Gelsinger halála az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézetek (NIH) nevű szervezet tudomására jutott, az illetékesek azt hitték, hogy ő volt a még kísérleti fázisban lévő génterápiák első áldozata. A szövetségi törvényi szabályozás szerint ugyanis a súlyos eseteket azonnal jelenteni kell az NIH részére. A Washington Post című napilapban megjelent összeállításból azonban kiderül, hogy a hatósági vizsgálatok nyomán az utóbbi hetekben 691 súlyos problémáról készült jelentés érkezett utólagosan a szervezethez. Ebből 652 eset addig teljesen ismeretlen volt az NIH számára, ami azt jelenti, hogy a kutatók a problémák 94 százalékát eltitkolták a hatóságok elől.
A beszámolási kötelezettséggel kapcsolatos súlyos mulasztásokra vonatkozó bizonyítékok fokozatosan kerültek napvilágra, a probléma teljes terjedelme azonban csak akkor vált igazán nyilvánvalóvá, amikor az NIH figyelmeztette a kísérleteket végző kutatókat a felelősségükre. Mint az a beérkező jelentésekből kiderült, a kezelések után számos beteg belázasodott, véralvadási zavarok és súlyos vérnyomássüllyedés következett be náluk, olyan tünetek, amelyek Gelsingernél is jelentkeztek a halála előtt. Egyes eljárások során géneket fecskendeztek agytumorokba, ám ez a beavatkozás ismétlődő rendszerességgel komoly ideggyógyászati problémákat, például részleges bénulást vagy beszédromlást idézett elő, amit az agyon a tű által okozott sérülésekkel magyaráznak. Bár a tudósok elismerik, hogy a kísérletek különböző nem halálos tüneteket eredményeztek, mégis egyöntetűen ragaszkodnak ahhoz az állásponthoz, hogy a haláleseteket a már meglévő súlyos betegségek idézték elő. Ezeket az állításokat pedig nehéz megcáfolni, mivel az elhunytak családjai sokszor nem ragaszkodnak a boncoláshoz, a páciensek pedig számos esetben már eleve olyan súlyos állapotban vannak, hogy a halál valódi okát nehéz megállapítani - és persze könnyű palástolni is.
Egyelőre nem tisztázott, hogy a kutatók miért nem tettek eleget jelentéstételi kötelezettségüknek. Néhányan azt állítják, hogy úgy hitték, ez a szabály már 1996 óta nincs érvényben, mások nyíltan bevallják, attól tartottak, hogy a génterápiák szponzorai megvonják majd anyagi támogatásukat ha az NIH él közzétételi jogával, és a súlyos esetek a széles nagyközönség tudomására jutnak. (Busa Viola)

Küzdelem a tüdőrák ellen

Szenzációs eredményről számoltak be a philadelphiai Jefferson Medical College kutatói a Cancer Research nevű neves amerikai szaklapban januárban. Antonio Giordano és munkatársai tüdőrákos daganatok méretét csökkentették több mint 90 százalékkal egy úgynevezett daganatelnyomó gén segítségével.
A daganatelnyomó - tumorszupresszor - géneknek rendkívüli jelentősége van a sejtműködésben, fő feladatuk ugyanis a sejtosztódást szabályozó gének meghibásodásakor meginduló rákos burjánzások megállítása. A hibás tumorszupresszor gének azonban már nem képesek betölteni ezt a védekező feladatot, s a bennük rejlő hibás kódok hatása végzetes.
Antonio Giordano és az általa vezetett nemzetközi kutató csapat egy ismert tumorszupresszor génhez (RB1) hasonló szerkezetű RB2 nevű gén tulajdonságainak vizsgálatát tűzte ki célul, arra számítva, hogy a hasonló szerkezet hasonló funkcióval is jár együtt. Dr. Giordano a Heteknek elmondta, hogy kísérleteik során tüdőrákban szenvedő betegekből vett rákos sejteket ültettek egerekbe, amelyekben ennek hatására daganatok jöttek létre. Ezek után egy speciális vírust - retrovírus - használtak az RB2-nek a daganatot alkotó sejtekbe juttatásához. A kutatók többfajta hordozót is - vírust - kipróbáltak míg megtalálták a legalkalmasabbat, egy az egészségre ártalmatlan retrovírust. „A megfelelő szállítóeszköz megtalálása még mindig a génterápia egyik legnagyobb feladata” - nyilatkozta Giordano.
Az RB2 hatására a daganatok látványosan visszafejlődtek, ami azt jelenti, hogy ennek a daganatelnyomó génnek a tumoros sejtekbe juttatásával akár emberekben is vissza lehet fordítani a rákos sejtek burjánzását.
Az olasz és amerikai kutatóknak azt is sikerült igazolniuk, hogy a daganat sejtjeiben levő RB2 gén hibás, elvesztette daganatelnyomó tulajdonságát. „A tüdőrákos megbetegedések több mint 80 százalékában az RB2 gén hibás működése okozza a daganat kialakulását” - mondta a Heteknek Antonio Giordano.
Dr. Giordano kifejtette, hogy reményei szerint egy éven belül sor kerülhet az első, embereken végzett kísérletekre, és körülbelül öt éven belül elkészülhet a daganatképződést visszafordító gyógyszer. (Lukács András)