Geny. Medyczne tajemnice i niesamowita opowieść o ich wyjaśnieniu

Od kiedy w 2003 roku zakończono Projekt Badań nad Ludzkim Genomem, ceny sekwencjonowania genomu zaczęły spadać w szalonym tempie – zupełnie jakby cena Ferrari obniżyła się z 350 tysięcy dolarów do jedynie 40 centów. Dzięki przełomowym metodom opracowanym przez zespół doktora Ashleya w Stanfordzie, a także innych grup naukowych na całym świecie, analiza ludzkiego genomu nie wymaga już niezwykłego wysiłku i wielomiliardowych kosztów – to pojedynczy test kliniczny za mniej niż tysiąc dolarów.

Po raz pierwszy możliwość przewidywania naszej genetycznej przyszłości, diagnozowanie i zapobieganie chorobom, a także zdolność zrozumienia, co tak naprawdę oznacza “bycie człowiekiem” jest w naszym zasięgu. W Genach, doktor Ashley z jasnością i prostotą, a jednocześnie z pasją i współczuciem dla swoich pacjentów opisuje medyczne aspekty sekwencjonowania genomu. Przedstawia “detektywów medycznych”, poszukujących odpowiedzi, oraz pierwszych pacjentów, pomagających w poszukiwaniu diagnozy i leków.

Geny. Medyczne tajemnice i niesamowita opowieść o ich wyjaśnieniu
Euan Angus Ashley

Wydawnictwo: Filia
Data wydania: 2021-08-11
ISBN: 9788381956024
Liczba stron: 552
Tytuł oryginału: The Genome Odyssey

[tabs]

[tab title=”Geny”]

Dzielimy 51% genów z drożdżami i 98% z szympansami, więc to nie genetyka czyni nas ludźmi.

Dr Euan Ashley, stanfordzki profesor medycyny, opowiada o przełomowych postępach medycyny precyzyjnej. To prawdziwa diagnostyczna podróż pacjentów i opowieść o ciężkiej pracy lekarzy i naukowców.

Od kiedy w 2003 roku zakończono Projekt Badań nad Ludzkim Genomem, ceny sekwencjonowania genomu zaczęły spadać w szalonym tempie – zupełnie jakby cena Ferrari obniżyła się z 350 tysięcy dolarów do jedynie 40 centów. Dzięki przełomowym metodom opracowanym przez zespół doktora Ashleya w Stanfordzie, a także innych grup naukowych na całym świecie, analiza ludzkiego genomu nie wymaga już niezwykłego wysiłku i wielomiliardowych kosztów – to pojedynczy test kliniczny za mniej niż tysiąc dolarów.Po raz pierwszy możliwość przewidywania naszej genetycznej przyszłości, diagnozowanie i zapobieganie chorobom, a także zdolność zrozumienia, co tak naprawdę oznacza „bycie człowiekiem” jest w naszym zasięgu.W Genach, doktor Ashley z jasnością i prostotą, a jednocześnie z pasją i współczuciem dla swoich pacjentów opisuje medyczne aspekty sekwencjonowania genomu. Przedstawia „detektywów medycznych”, poszukujących odpowiedzi, oraz pierwszych pacjentów, pomagających w poszukiwaniu diagnozy i leków.

Ashley opisuje, w jaki sposób jego zespół jako pierwszy przeanalizował i zinterpretował kompletny genom ludzki. Opowiada o tym, jak zdiagnozowali i leczyli nowo narodzoną dziewczynkę, której serce zatrzymało się pierwszego dnia życia i jak u pewnego chłopca z guzami rosnącymi wewnątrz jego serca udało się im skorelować podłoże tego problemu z brakującym fragmentem genomu.

To właśnie ci pacjenci zainspirowali doktora Ashleya i jego zespół do sięgnięcia poza granice medycznych możliwości człowieka i do stworzenia wizji przyszłości, w której sekwencjonowanie genomu będzie dostępne dla wszystkich ludzi, a medycynę będziemy dostosowywać tak, aby leczyć konkretne choroby i dekodować patogeny (jak na przykład wirusy) na poziomie genetycznym – przyszłości, w której nasz system medyczny zostanie całkowicie i kompletnie zrewolucjonizowany.

[/tab]

[tab title=”Był medycznym fenomenem. Mówili, że to superczłowiek”]

Był medycznym fenomenem. Mówili, że to „superczłowiek”

Dla Finów Eero Mäntyranta jest ikoną. Biegacz narciarski siedem razy zdobył medale olimpijskie i pięć razy był medalistą mistrzostw świata. Nie miał sobie równych. Nic dziwnego, że wiele osób podejrzewało go o doping. Czemu zawdzięczał wybitne osiągnięcia? Co robił, że bił rywali na głowę? Czy był „superczłowiekiem”? Dopiero po latach okazało się, że wyjaśnienie tej medycznej zagadki tkwi… w genach. Niezwykłą historię Eero Mäntyranty opisał Euan Angus Ashley w książce „Geny. Medyczne tajemnice i niesamowita opowieść o ich wyjaśnieniu”.

Fragment książki „Geny. Medyczne tajemnice i niesamowita opowieść o ich wyjaśnieniu” publikujemy dzięki uprzejmości Wydawnictwa FILIA.

Nie ulegało wątpliwości, że Eero Mäntyranta był jednym z najlepszych olimpijczyków, jacy kiedykolwiek stanęli na podium. Wychowywał się w ubóstwie, w wiejskich obszarach Laponii – regionu znanego z reniferów i śniegu, na zimnym północno-zachodnim krańcu Finlandii. Narty założył po raz pierwszy w wieku trzech lat. Dla niego narciarstwo przełajowe było bliższe całorocznej metodzie transportu, a nie sportowi rekreacyjnemu. Jedyna prosta droga do szkoły podstawowej prowadziła przez jezioro, a podróż (w zimowych miesiącach odbywana przeważnie w ciemności) zabierała nawet godzinę.

To właśnie w tym zmuszaniu swojego układu krążenia, aby wspomagało jego szczupłe muskularne ciało, wędrujące na powykrzywianych drewnianych płozach przez zamarznięte jezioro tkwią początki historii tak niezwykłej, że liczne medale olimpijskie, które miał zdobyć, to tylko sam wierzchołek góry lodowej.

Mäntyranta zaczął wygrywać biegi przełajowe już w młodym wieku, najpierw lokalne, potem regionalne i wreszcie narodowe. Jego debiut olimpijski nastąpił w Squaw Valley w USA w 1960 r., kiedy miał 22 lata. Wygrał wtedy złoto w sztafecie 4 x 10 kilometrów. W 1964 był w szczytowej kondycji i dominował w rozgrywkach w Innsbrucku, w Austrii do tego stopnia, że przezwano go Mister Seefeld, na cześć alpejskiego miasteczka, w którym odbywały się zawody narciarstwa przełajowego. Nietrudno było zorientować się, dlaczego: Mäntyranta wygrał piętnastokilometrowy wyścig ponad 40 sekund przed pozostałymi uczestnikami, co było niespotykanie długim marginesem czasu. W ciągu 12-letniej kariery zdobył siedem medali olimpijskich, z tego trzy złote. Jego osiągnięcia zostały docenione przez fińskie ministerstwo edukacji, które zleciło zbudowanie muzeum zadedykowanego sportowej waleczności Mäntyranty, w pobliżu jego domu w miasteczku Pello.

Mimo to kariera Mäntyranty była przyćmiona plotkami o dopingu krwią. Jest to forma podnoszenia wydolności i sprawności fizycznej używana przez sportowców do oszukiwania w osiągnięciach. Doping krwią wymaga usunięcia litra lub dwóch własnej krwi na kilka miesięcy przed wydarzeniem sportowym. Krwinki czerwone transportujące tlen są usuwane, a osocze przetaczane jest z powrotem do krwiobiegu. Ciało wyczuwa obniżenie ilości erytrocytów i zaczyna produkować nowe krwinki.

W międzyczasie te usunięte przechowuje się do czasu zawodów i podaje się zawodnikowi tuż przed, zapewniając dodatkowy wzrost wydolności ze względu na obecność dodatkowych krwinek, które mogą dostarczać dodatkowy tlen tkankom.

Ta sama idea przyświeca legalnej technice podwyższania wydolności, a mianowicie treningowi wysokościowemu (i prawdopodobnie niektórym niesamowitym osiągnięciom kobiet sportowców wkrótce po urodzeniu dziecka, kiedy wciąż mają w krwiobiegu więcej czerwonych krwinek po ciąży). Na dużej wysokości niższa zawartość tlenu stymuluje szpik kostny do produkcji większej ilości erytrocytów, w odpowiedzi na sygnał hormonu wydzielany przez nerki, tzw. erytropoetyny, zwykle w skrócie nazywanej EPO.

W naszych czasach niektórzy sportowcy – jednym z nich jest doskonale znany kolarz Lance Armstrong – nastrzykują się sztuczną formą EPO, żeby zwiększyć produkcję erytrocytów w organizmie. Władze sportowe mają spory problem z dopingiem krwią, ponieważ wstrzykuje się własną krew i nie ma żadnego sztucznego środka, jak anaboliki albo EPO, które można by wykryć. Aby więc wykryć doping krwią, przeprowadza się prosty test na to, jaki procent krwi stanowią erytrocyty.

Liczba ta, zwana hematokrytem, może zostać uzyskana stosunkowo łatwo: trzeba tylko zwirować krew w wirówce, żeby odseparować trzy składniki – czerwone i białe krwinki oraz osocze. Normalnie erytrocyty zajmują około 35–45 proc. objętości całej krwi. Trening wysokościowy może podnieść tę wartość do niemal 50 proc. U sportowców podejrzewa się doping krwią, jeśli hematokryt wynosi powyżej 50 proc. Więcej niż 55 jest raczej niespotykane. U Mäntyranty hematokryt wynosił 60–70 proc.

Nie dziwota, że wywołało to plotki o dopingu. Nawet jego przekonywanie, że zawsze miał tak wysoki hematokryt, od kiedy był nastolatkiem, nie przekonywały zbyt wielu ludzi. Kiedy jednak okazało się, że kilku innych członków rodziny Mäntyranty również ma wysoką liczbę krwinek czerwonych, zaczęli przyciągać uwagę fińskich hematologów i genetyków. Zwłaszcza jeden z nich, Albert de la Chapelle, zasłynął ze zidentyfikowania genów leżących u podłoża wielu rodzinnych schorzeń, korzystając z metody mapowania, którą opisałem we wcześniejszych rozdziałach.

Kiedyś de la Chapelle odwiedził dom rodzinny Mäntyranty, w którym zdołał zgromadzić 40 członków rodziny. Jak opowiedział później Davidowi Epsteinowi, autorowi książki „The Sports Gene” (gen sportu), w którymś momencie wieczoru rozmawiał z trzema starszymi paniami, siedząc na kanapie i dyskutując o ich zdrowiu, kiedy nagle zdał sobie sprawę, że tylko jedna z nich, która miała jakieś problemy zdrowotne, nie miała tak naprawdę mutacji. Okazało się, że ten niezwykły wariant związany jest z długim życiem (wielu krewnych Mäntyranty było w bardzo podeszłym wieku i nadal cieszyło się świetnym zdrowiem) oraz niezwykłej wydolności sportowej. Co to za mutacja?

De la Chapelle ostatecznie przebadał 97 członków rodziny Mäntyranty na przestrzeni pięciu pokoleń. Dotkniętych „problemem” było 29 z nich. Wielu z nich nie wiedziało nawet, że coś się z nimi dzieje. Następnie de la Chapelle wraz ze swoim zespołem zajęli się badaniem przyczyny. Zanim wdali się w genetykę, przebadali poziom EPO u Mäntyranty, spodziewając się, że będzie on dość wysoki. Ku ich zaskoczeniu erytropoetyna była na dość niskim poziomie (normalny przedział to 8–43, a Mäntyranta miał 8,6). Przyjrzeli się też próbce pobranej ze szpiku kostnego i okazało się, że jest nadaktywna w produkcji czerwonych krwinek po stymulacji erytropoetyną. Właściwie to szpik kostny Mäntyranty był aktywny nawet bez dodawania EPO do szalki. Co się tu działo? Okazało się, że szpik kostny Mäntyranty jest niesłychanie wrażliwy na EPO. Nawet najmniejsza ilość, pozyskana z organizmu przy okazji biopsji, wystarczyła, aby szpik kontynuował produkcję erytrocytów na szalce.

Zwrócili się więc w stronę genetyki. Zmierzyli wszystkie markery rozsiane po genomie u każdego członka rodziny i znaleźli jeden specyficzny region dzielony przez wszystkich „dotkniętych” osobników. Jak się okazało, ów marker leżał w pobliżu genu kodującego receptor EPO – białko, które reaguje na jego obecność i pomaga przekazać do szpiku dyrektywę o zwiększeniu produkcji czerwonych krwinek. U dotkniętych członków rodziny zmutowany receptor zachowywał się niczym pedał przyspieszenia w samochodzie, który utknął w pozycji wciśniętej w dół, nieustannie stymulując szpik kostny do produkcji czerwonych krwinek. Okazało się, że u mężczyzn z rodziny Mäntyranty hematokryt wynosił 60 proc.

Dwadzieścia lat po wycofaniu się Mäntyranty z wyczynowego narciarstwa biegowego, owo odkrycie genetyczne wreszcie wystarczyło, aby uwolnić go od wszelkich podejrzeń. Teraz już po pięćdziesiątce, Mäntyranta był wdzięczny, że wreszcie sprawa się wyjaśniła. I chociaż sam zawsze twierdził, że to jego trening i oraz psychologiczne predyspozycje (oba są wyraźnie warunkami sine qua non) były sekretem jego sukcesów, nie ma wątpliwości, że jego dziwna nadludzka mutacja była głównym czynnikiem decydującym o jego medalowych wynikach. Dodatkowym dowodem przewagi dawanej przez tę mutację są inni członkowie jego klanu. Mieliśmy Perttiego Teurajärviego, siostrzeńca Mäntyranty i podwójnego mistrza olimpijskiego w biegu przełajowym na nartach, a siostrzenica Mäntyranty była mistrzem w zawodach krajowych.

Pewne badanie wykazało, że podwyższenie procentu erytrocytów o 50 proc. po podaniu EPO atletom podnosiło ich maksymalną wydolność o 10 proc. – duży margines, zważywszy na to, że wyniki elitarnych sportowców dzielą zaledwie milisekundy. Co bardziej dramatyczne, czas do wycieńczenia wzrósł do 50 proc. To chyba idealna przewaga dla elitarnego narciarza biegowego, aby mógł się oddzielić do najlepszych w świecie o ponad 40 sekund?

Jacy jeszcze superludzie żyli niewykryci wokół nas?

Źródło

[/tab]
[/tabs]