40 total views

Ελληνες επιστήμονες ρίχνουν φως στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης σε διαφορετικούς ιστούς και δίνουν ελπίδες για αποτελεσματικότερες διαγνώσεις και θεραπείες

Στην απεικόνιση του μορίου του DΝΑ, τα τέσσερα χρώματα (κόκκινο-πράσινο, κίτρινο, μοβ) αντιστοιχούν στα τέσσερα νουκλεοτίδια (αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη, κυτοσίνη). Οι επιστήμονες-κυνηγοί των SΝΡs αναζητούν παραλλαγές των νουκλεοτιδίων που σχετίζονται με ασθένειες προκειμένου να ρίξουν φως στην αιτιολογία τους

 

Κάνοντας την υπόθεση ότι οι περισσότεροι αναγνώστες της εφημερίδας θα είστε, σήμερα Κυριακή 2 Αυγούστου, σε κάποια παραλία, θα σας παρακαλούσα να ρίξετε μια ματιά στο πλήθος γύρω σας. Η ξανθιά με τις ρακέτες, ο αθλητικός που επιδεικνύει την κορμοστασιά του, ο γεματούλης που παραγγέλνει άλλο ένα σάντουιτς και η παρέα νεαρών αγοριών και κοριτσιών που έχει ξεσηκώσει τον κόσμο από τις φωνές μοιάζουν τόσο διαφορετικοί μεταξύ τους. Και όμως! Αν είχατε τη δυνατότητα να διαβάσετε το γενετικό υλικό τους, θα βλέπατε ότι είναι τόσο όμοιοι! Πιθανότατα θα βρίσκατε ότι ο ψηλός αθλητικός νεαρός και ο κοντούλης γεματούλης με το σάντουιτς μοιράζονται το ίδιο γενετικό υλικό κατά 99,8%. Προφανώς, θα μου πείτε, αφού όλοι ανήκουν στο ανθρώπινο είδος.

Για τους επιστήμονες όμως το ενδιαφέρον δεν βρίσκεται στις ομοιότητές μας αλλά στις διαφορές που κάνουν τον καθέναν από εμάς ξεχωριστό. Αυτές οι διαφορές, που δεν ξεπερνούν το 1%-2% της αλληλουχίας του DΝΑ, ευθύνονται για πολλά: χάρη σε αυτές κάποιος θα ψηλώσει τόσο που να μπορεί να γίνει καλός παίκτης του μπάσκετ, ενώ κάποιος άλλος θα περιοριστεί στην κερκίδα, ή ακόμη κάποια θα μπορεί να τρώει πολύ και να μην παχαίνει, ενώ η κολλητή φίλη της θα κάνει μονίμως δίαιτα για να έχει το ίδιο αποτέλεσμα. Φυσικά οι διαφορές που παρουσιάζουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τους ερευνητές είναι εκείνες που σχετίζονται με ασθένειες. Για τον λόγο αυτόν, το κυνήγι των διαφορών άρχισε σχεδόν αμέσως μετά την ολοκλήρωση της αποκωδικοποίησης του ανθρωπίνου γονιδιώματος από πολλές ερευνητικές ομάδες.

Εκατομμύρια πολυμορφισμοί 
Η ύπαρξη των διαφορών δεν είναι δύσκολο να εντοπιστεί: με τη βοήθεια DΝΑ microchips και ηλεκτρονικών υπολογιστών οι ερευνητές μπορούν να συγκρίνουν γονιδιώματα και να τις εντοπίσουν. Ετσι μπορούν εκ των προτέρων να γνωρίζουν ότι, παραδείγματος χάριν, στη θέση 1821 του χρωμοσώματος 3 κάποια άτομα του πληθυσμού θα φέρουν το νουκλεοτίδιο αδενίνη, ενώ άλλα το νουκλεοτίδιο κυτοσίνη. (Το μόριο του DΝΑ δημιουργείται από τέσσερα νουκλεοτίδια: την αδενίνη, τη θυμίνη, τη γουανίνη και την κυτοσίνη. Η σειρά των νουκλεοτιδίων είναι καθοριστική για την ταυτότητα και τον έλεγχο των γονιδίων.) Με βάση το παραπάνω παράδειγμα και επειδή είμαστε διπλοειδείς οργανισμοί (έχουμε δηλαδή δύο σετ χρωμοσωμάτων, ένα από κάθε γονέα μας) ένα τυχαίο άτομο σε αυτή τη θέση μπορεί να έχει είτε δύο κυτοσίνες είτε δύο γουανίνες είτε μία κυτοσίνη και μία γουανίνη.

Στο γονιδίωμα του ανθρώπου, που αποτελείται από 3 δισεκατομμύρια νουκλεοτίδια, έχουν εντοπιστεί εκατομμύρια τέτοιες μικρές παραλλαγές που ονομάζονται SΝΡs (single nucleotide polymorphisms). Το μεγάλο ζητούμενο όμως είναι να πληροφορηθούμε τον ρόλο που αυτά μπορεί να έχουν στην υγεία μας (και όχι μόνο). Ετσι οι ερευνητές τα χρησιμοποιούν σε μελέτες που ονομάζονται genome-wide association studies (μελέτες γενομικής συσχέτισης) και αφορούν το σύνολο του γονιδιώματος. Με βάση το πρόβλημα που θέλουν να διερευνήσουν, οι επιστήμονες επιλέγουν SΝΡs αντιπροσωπευτικά για όλο το DΝΑ και εξετάζουν τι συμβαίνει σε αυτά σε πλήθος γονιδιωμάτων.

Η νέα μελέτη 
Μια τέτοιου είδους μελέτη πραγματοποίησαν πρόσφατα ερευνητές στις ομάδες των καθηγητών κ. Στυλιανού Αντωναράκη και κ. Μανώλη Δερμιτζάκη στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Γενεύης και στο Ινστιτούτο Sanger στο Κέιμπριτζ, οι οποίοι δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στo τελευταίο τεύχος της επιθεώρησης «Science». Πρώτη υπογράφουσα του άρθρου είναι η κυρία Αντιγόνη Δήμα, η οποία πραγματοποίησε τη μελέτη στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής της και η οποία εξηγεί το σκεπτικό της αξιοποίησης των SΝΡs:«Τα SΝΡs λειτουργούν σαν σημαίες, σαν ορατοί αντιπρόσωποι των περιοχών στις οποίες εντοπίζονται. Ετσι, όταν αναζητούμε κάτι μέσα στο γονιδίωμα,δεν μοιάζει πια να αναζητούμε ψύλλους στα άχυρα.Με τα SΝΡs αναζητούμε κάτι μεγαλύτερο,κάτι σαν βότσαλο στα άχυρα».Είναι χαρακτηριστικό ότι τα τελευταία τρία χρόνια με τη βοήθεια των SΝΡs έχουν προσδιοριστεί γονίδια που συμβάλλουν στην ανάπτυξη νόσων όπως ο διαβήτης, η νόσος του Κρον (φλεγμονώδης νόσος του εντέρου) αλλά και η παχυσαρκία.

Από τις σημαντικότερες πτυχές για την κατανόηση του ρόλου των 21.000

γονιδίων που αποτελούν το DΝΑ μας είναι η διαλεύκανση της ρύθμισης της ενεργότητάς τους στα διαφορετικά κύτταρα και ιστούς του σώματος. Για τον λόγο αυτόν οι ερευνητές επέλεξαν 500.000 SΝΡs και διερεύνησαν τι συνέβαινε με αυτά σε τρεις κυτταρικούς τύπους επιλεγμένους από την τράπεζα βιολογικού υλικού GenCord (βιοτράπεζα δειγμάτων τα οποία έχουν συλλεχθεί στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Γενεύης). Επειδή τα γονίδια εκφράζονται διαφορετικά στον χώρο (ιστούς, όργανα) και στον χρόνο (στάδιο ανάπτυξης, ηλικία του κυττάρου), οι ερευνητές θέλησαν να εξετάσουν πώς τα SΝΡs επιδρούν στην έκφραση και άρα στην ενεργότητα των γονιδίων. Διαπίστωσαν ότι ένα SΝΡ μπορεί να συμβάλει στη ρύθμιση ενός γονιδίου στον έναν ιστό αλλά όχι στον άλλον. Αυτό το εύρημα είναι εξαιρετικά σημαντικό: δηλώνει ότι οι μεταλλαγές δεν επηρεάζουν όλους τους ιστούς με τον ίδιο τρόπο.

Ανιχνεύοντας τις ασθένειες 
Το γεγονός ότι το ίδιο SΝΡ μπορεί να σχετίζεται με τη ρύθμιση ενός γονιδίου σε έναν ιστό αλλά όχι σε έναν άλλον αποτελεί μια εξήγηση για την τεράστια ανομοιομορφία που παρατηρείται σε πολλές ασθένειες. Για παράδειγμα: πώς γίνεται δύο άνθρωποι να κάνουν την ίδια ζωή (διατροφή, κάπνισμα, φυσική κατάσταση) αλλά μόνο ο ένας να παρουσιάζει υπέρταση;«Είμαστε στο σημείο που μπορούμε πλέον να προσδιορίσουμε ποιες μεταλλαγές (SΝΡs) συσχετίζονται με μια ασθένεια, αλλά γνωρίζουμε ελάχιστα για τον βιολογικό ρόλο των γονιδίων που προσδιορίζονται από αυτά τα SΝΡs.Η μελέτη μας υποδεικνύει προς ποια κατεύθυνση πρέπει να κινηθούμε για να κατανοήσουμε τις βιολογικές συνέπειες των μεταλλαγών που οδηγούν σε ασθένειες»εξηγεί ο καθηγητής κ. Στ. Αντωναράκης.

Οι μεταλλαγές στο DΝΑ ενός ατόμου είναι παρούσες σε όλα τα κύτταρα του οργανισμού, αλλά μόνο ένας ή λίγοι ιστοί θα επηρεαστούν. «Η μελέτη αυτή υπογραμμίζει την ανάγκη μελέτης της λειτουργικότητας αυτών των μεταλλαγών σε περισσότερους ιστούς»τονίζει ο κ. Δερμιτζάκης«και ειδικά στον ιστό που είναι σχετικός για την εν λόγω ασθένεια».«Κάτι τέτοιο δεν είναι προφανές σε κάθε περίπτωση» προσθέτει η κυρία Δήμα και εξηγεί: «Για παράδειγμα,ποιος θα μάντευε ότι το αίμα είναι σχετικός ιστός για τη μελέτη μιας νευροαναπτυξιακής διαταραχής όπως ο αυτισμός,όπως υποδεικνύουν πρόσφατα ευρήματα;» . Ηδη βρίσκονται σε εξέλιξη μελέτες γενομικής συσχέτισης για περισσότερες ασθένειες, όπως ο καρκίνος του μαστού, η νόσος του Πάρκινσον, η διπολική διαταραχή, η σκλήρυνση κατά πλάκας, το γλαύκωμα, η σχιζοφρένεια, η υπέρταση, αλλά για την αντίδραση του οργανισμού σε φάρμακα όπως οι στατίνες που χορηγούνται σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο και σε μερικές περιπτώσεις έχουν σοβαρές παρενέργειες. Οσο για το τι μπορούμε να περιμένουμε από αυτού του είδους τις μελέτες, ο κ. Αντωναράκης εκτιμά: «Οι μελέτες γενομικής συσχέτισης, σε συνδυασμό με τη μελέτη της γονιδιακής ενεργότητας στους σχετικούς ιστούς, ανοίγουν τον δρόμο για την εύρεση νέων στρατηγικών προληπτικής ιατρικής,αλλά και ανεύρεσης νέων θεραπευτικών αγωγών».

*Πηγή : Σουφλέρη Ιωάννα Α., Το ΒΗΜΑ