Lidstvo se přibližuje k významnému mezníku v poznání principů života. Jeden z největších vědeckých programů v historii směřuje k přečtení genové výbavy člověka. Konečná fáze tohoto úsilí se přednedávnem nečekaně změnila v závod. A není to závod ledajaký: vítěz získá klíč k odhalování a léčbě rakoviny a řady dalších nemocí.
Genová výbav a člověka se nazývá genom a dá se přirovnat k souboru instrukcí řídících vývoj a všechny životní funkce lidské ho jedince od početí do stáří. Lidský genom obsahuje asi sto tisíc genů, které určují například barvu očí, krevní skupinu, ale také třeba právě náchylnost k rak o vině.
Čtení řídícího kódu
Každý gen působí prostřednictvím jím vytvářené bílkoviny. Genom navíc také zaručuje, že se ona bílkovina, například oční pigment, vytváří ve správném množství, na správném místě a ve správnou dobu. V roce 1990 byl zahájen mezinárodní projekt s cílem kompletně přečíst genom do roku 2005. Probíhá především ve Spojených státech a Velké Británii a je financován vládami a nadacemi. Celkem by měl stát tři miliardy dolarů. V květnu 1998 se však na scéně překvapivě objevil nový hráč. Americká soukromá firma Celera oznámila, že chce genom přečíst již do roku 2001. Podnikatelským záměrem firmy je prodávat získané informace zejména velkým farmaceutickým koncernům, které je využijí pro vývoj nových léků. Přečtení lidského genomu totiž zásadně ovlivní celou medicínu. Poruchy v genomu nemají za následek pouze typické dědičné nemoci, jako je například hemofilie (chorobná krvácivost), kterou způsobuje mutace v jednom genu a která má jednoduchá pravidla dědičnosti. Většinu nejčastějších nemocí vysoký krevní tlak, cukrovka, astma, Alzheimerova choroba ničící mozkové buňky nebo již zmíněná rakovina - způsobuje nešťastná souhra mnoha drobných odchylek ve více genech současně. Přečtení genetické informace povede k odhalení takových genů. To přinese přesnější diagnostiku, stanovení nejvhodnější léčby pro každého pacienta, účinnější léky a cílenou prevenci.
Geny na burze
Výsledky mezinárodního projektu čtení lidského genomu jsou zveřejňovány na internetu do 24 hodin. Data Celery dostávají jen předplatitelé. Celera sice tvrdí, že celý genom nakonec také zveřejní, ale není jasné kdy, za jakých podmínek a kolik nejzajímavějších genů bude patentováno. Mezinárodní projekt se proto snaží rychle zveřejnit co nejvíce genů, a tím jejich patentování zabránit. V reakci na plány Celery byl posunut termín dokončení na rok 2003 a předběžná verze má být hotova již letos. Také Celera zrychluje. 10. ledna oznámila, že má v databázi v nesestavené formě již 90 procent genomu. I neúplná a nepřesná informace je pro zákazníky Celery velmi cenná, pokud ji mají k dispozici dříve než jejich konkurenti. Také v ní se totiž dají najít geny, které mohou být klíčem k vývoji nových léků a k obrovským ziskům. O tom konečně svědčí i vývoj kursu akcií Celery. Od června 1999 jejich cena vzrostla z 15 na 242 dolarů.
Dlouhá cesta k rozluštění
O kompletním přečtení lidského genomu tedy uslyšíme během několika měsíců a poslední zbývající mezery budou zaplněny do několika let. Kdy však člověk instrukcím pro svoje vlastní fungování skutečně porozumí? Představa statisíce genů, jejichž funkce je dnes většinou neznámá a které se vzájemně složitě ovlivňují, je skličující. Asi právem se proto odhaduje, že plné pochopení informace ukryté v lidském genomu bude trvat ještě mnoho desítek let. Do té doby bude nutné vyřešit etické a právní souvislosti nových diagnostických postupů. Kdyby se například do rukou zaměstnavatelů nebo pojišťoven dostaly výsledky testů, z nichž by vyplývalo, že někdo má větší pravděpodobnost onemocnět, mohlo by to vést k těžké diskriminaci tohoto člověka. V reakci na tyto obavy například americký prezident Bill Clinton vydal nedávno směrnici, která federálním institucím takovou diskriminaci vlastních zaměstnanců zakazuje.
Jak je genetická informace zapsána...
Základní funkce života na naší planetě zajišťují bílkoviny. Bílkovina je řetězec nepravidelně se opakujících dvaceti chemických stavebních kamenů, takzvaných aminokyselin. Jednotlivé bílkoviny se liší pořadím, v jakém jsou aminokyseliny za sebou řazeny. To určuje, zda se jedná o bílkovinu umožňující funkci svalu, nebo třeba srážlivost krve. A správné pořadí aminokyselin je také nutné pro správnou funkci bílkoviny. Pokud je chybné, bílkovina funguje špatně nebo nefunguje vůbec. Tím může být narušen nějaký životní proces, což se projeví jako nemoc. Bílkoviny samy o sobě nejsou schopny pomnožování. Navíc musí existovat nějaký mechanismus, který rozhoduje, které bílkoviny se objeví v různých buňkách či orgánech. Například to, že onen trávicí enzym bude produkován v zažívacím traktu, ale ne jinde, kde by mohl naopak škodit. A právě to zajišťují geny. Zjednodušeně se dá říci, že jeden gen vždy řídí vytváření jedné bílkoviny. Geny také zprostředkují předávání této informace mezi buňkami rostoucího organismu a mezi rodiči a potomstvem. Gen tedy musí především nějak určovat, v jakém pořadí se mají při tvorbě bílkoviny aminokyseliny spojit. Návod na to je opět zakódován v pořadí stavebních kamenů, tentokrát jiné řetězcové molekuly, kyseliny deoxyribonukleové (DNA).V té se opakují čtyři takzvané báze, které se označují písmeny A, C, G a T. Protože pořadí pouhých čtyř bází musí kódovat posloupnost dvaceti různých aminokyselin, používá příroda jako pokyn pro začlenění jedné aminokyseliny vždy tři po sobě následující báze. Tak třeba trojice ATG určuje jednu a trojice CCA jinou aminokyselinu. Řídící úseky před každým genem navíc stanoví množství, místo a čas, ve kterém se bílkovina vytváří. Molekula DNA má strukturu dvojité šroubovice, což umožňuje její přesné kopírování a pomnožování. Buňky nově vznikající dělením jsou tak vybaveny toutéž genetickou informací jako buňka původní, a nové pokolení dostává geny od svých rodičů. Tyto pochody jsou však velmi složité, neprobíhají vždy úplně bezchybně a v genech může docházet k mutacím. Ty pak mohou způsobit poruchy v bílkovinách a z nich vyplývající nemoci.
... a jak ji lze číst
Laboratorní metoda čtení pořadí bází (sekvence) DNA, neboli sekvenování, používá komplikovaného biochemického postupu. Od počáteční kapky krve ke znalosti posloupnosti bází lidského genu je velmi dlouhá cesta. V jednom kroku je možno přečíst jen asi 500 bází, asekvenovaná DNA proto musí být napřed rozbita - například ultrazvukem - na malé fragmenty. Čtení těchto krátkých fragmentů je dnes naštěstí možno provádět na výkonných automatických sekvenovacích přístrojích. Mezinárodní projekt analýzy lidského genomu a úsilí firmy Celera se kromě financování a dostupnosti výsledků liší i celkovou strategií. Veřejný projekt nejdříve rozdělil genom na úseky, jejichž polohu a překrývání přesně zmapoval, a teprve tyto úseky pak fragmentuje a sekvenuje. Celera mapování vynechává, genom rovnou fragmentuje asekvenci pak chce složit pomocí superpočítače, který je údajně po počítači Pentagonu druhý nejvýkonnější na světě. To však nebude jednoduché. Lidská genetická informace totiž obsahuje sekvence, které jsou na mnoha místech genomu opakovány ve stejné či podobné formě. A ty mohou sestavení značně zkomplikovat, stejně jako podobné dílky komplikují dětskou skládanku. Celera proto také své investory otevřeně upozorňuje na rizika a nejistoty svého podnikání. I veškeré další analýzy genomu musí spoléhat na výkonné počítače. Lidský genom totiž obsahuje asi 3 miliardy bází. Kompletní sekvence vytištěná stejným písmem jako tento článek, bez titulků a mezer mezi sloupci, by zabrala asi 160 tisíc novinových stránek. Taková příloha by byla asi 5 metrů silná. Jednoduché však není ani nalezení oněch předpokládaných sta tisíc genů v lidském genomu. Geny jsou totiž doslova utopeny v nadbytku takové DNA, která žádné bílkoviny nekóduje a jejíž funkce je dnes téměř úplně neznámá. I když se však nový gen najít podaří, je většinou velmi obtížné zjistit funkci bílkoviny, kterou gen kóduje. Pouhá znalost sekvence genů tedy neznamená okamžité pochopení základů nemocí a okamžitou možnost jejich efektivní léčby.
Genová výbav a člověka se nazývá genom a dá se přirovnat k souboru instrukcí řídících vývoj a všechny životní funkce lidské ho jedince od početí do stáří. Lidský genom obsahuje asi sto tisíc genů, které určují například barvu očí, krevní skupinu, ale také třeba právě náchylnost k rak o vině.
Čtení řídícího kódu
Každý gen působí prostřednictvím jím vytvářené bílkoviny. Genom navíc také zaručuje, že se ona bílkovina, například oční pigment, vytváří ve správném množství, na správném místě a ve správnou dobu. V roce 1990 byl zahájen mezinárodní projekt s cílem kompletně přečíst genom do roku 2005. Probíhá především ve Spojených státech a Velké Británii a je financován vládami a nadacemi. Celkem by měl stát tři miliardy dolarů. V květnu 1998 se však na scéně překvapivě objevil nový hráč. Americká soukromá firma Celera oznámila, že chce genom přečíst již do roku 2001. Podnikatelským záměrem firmy je prodávat získané informace zejména velkým farmaceutickým koncernům, které je využijí pro vývoj nových léků. Přečtení lidského genomu totiž zásadně ovlivní celou medicínu. Poruchy v genomu nemají za následek pouze typické dědičné nemoci, jako je například hemofilie (chorobná krvácivost), kterou způsobuje mutace v jednom genu a která má jednoduchá pravidla dědičnosti. Většinu nejčastějších nemocí vysoký krevní tlak, cukrovka, astma, Alzheimerova choroba ničící mozkové buňky nebo již zmíněná rakovina - způsobuje nešťastná souhra mnoha drobných odchylek ve více genech současně. Přečtení genetické informace povede k odhalení takových genů. To přinese přesnější diagnostiku, stanovení nejvhodnější léčby pro každého pacienta, účinnější léky a cílenou prevenci.
Geny na burze
Výsledky mezinárodního projektu čtení lidského genomu jsou zveřejňovány na internetu do 24 hodin. Data Celery dostávají jen předplatitelé. Celera sice tvrdí, že celý genom nakonec také zveřejní, ale není jasné kdy, za jakých podmínek a kolik nejzajímavějších genů bude patentováno. Mezinárodní projekt se proto snaží rychle zveřejnit co nejvíce genů, a tím jejich patentování zabránit. V reakci na plány Celery byl posunut termín dokončení na rok 2003 a předběžná verze má být hotova již letos. Také Celera zrychluje. 10. ledna oznámila, že má v databázi v nesestavené formě již 90 procent genomu. I neúplná a nepřesná informace je pro zákazníky Celery velmi cenná, pokud ji mají k dispozici dříve než jejich konkurenti. Také v ní se totiž dají najít geny, které mohou být klíčem k vývoji nových léků a k obrovským ziskům. O tom konečně svědčí i vývoj kursu akcií Celery. Od června 1999 jejich cena vzrostla z 15 na 242 dolarů.
Dlouhá cesta k rozluštění
O kompletním přečtení lidského genomu tedy uslyšíme během několika měsíců a poslední zbývající mezery budou zaplněny do několika let. Kdy však člověk instrukcím pro svoje vlastní fungování skutečně porozumí? Představa statisíce genů, jejichž funkce je dnes většinou neznámá a které se vzájemně složitě ovlivňují, je skličující. Asi právem se proto odhaduje, že plné pochopení informace ukryté v lidském genomu bude trvat ještě mnoho desítek let. Do té doby bude nutné vyřešit etické a právní souvislosti nových diagnostických postupů. Kdyby se například do rukou zaměstnavatelů nebo pojišťoven dostaly výsledky testů, z nichž by vyplývalo, že někdo má větší pravděpodobnost onemocnět, mohlo by to vést k těžké diskriminaci tohoto člověka. V reakci na tyto obavy například americký prezident Bill Clinton vydal nedávno směrnici, která federálním institucím takovou diskriminaci vlastních zaměstnanců zakazuje.
Jak je genetická informace zapsána...
Základní funkce života na naší planetě zajišťují bílkoviny. Bílkovina je řetězec nepravidelně se opakujících dvaceti chemických stavebních kamenů, takzvaných aminokyselin. Jednotlivé bílkoviny se liší pořadím, v jakém jsou aminokyseliny za sebou řazeny. To určuje, zda se jedná o bílkovinu umožňující funkci svalu, nebo třeba srážlivost krve. A správné pořadí aminokyselin je také nutné pro správnou funkci bílkoviny. Pokud je chybné, bílkovina funguje špatně nebo nefunguje vůbec. Tím může být narušen nějaký životní proces, což se projeví jako nemoc. Bílkoviny samy o sobě nejsou schopny pomnožování. Navíc musí existovat nějaký mechanismus, který rozhoduje, které bílkoviny se objeví v různých buňkách či orgánech. Například to, že onen trávicí enzym bude produkován v zažívacím traktu, ale ne jinde, kde by mohl naopak škodit. A právě to zajišťují geny. Zjednodušeně se dá říci, že jeden gen vždy řídí vytváření jedné bílkoviny. Geny také zprostředkují předávání této informace mezi buňkami rostoucího organismu a mezi rodiči a potomstvem. Gen tedy musí především nějak určovat, v jakém pořadí se mají při tvorbě bílkoviny aminokyseliny spojit. Návod na to je opět zakódován v pořadí stavebních kamenů, tentokrát jiné řetězcové molekuly, kyseliny deoxyribonukleové (DNA).V té se opakují čtyři takzvané báze, které se označují písmeny A, C, G a T. Protože pořadí pouhých čtyř bází musí kódovat posloupnost dvaceti různých aminokyselin, používá příroda jako pokyn pro začlenění jedné aminokyseliny vždy tři po sobě následující báze. Tak třeba trojice ATG určuje jednu a trojice CCA jinou aminokyselinu. Řídící úseky před každým genem navíc stanoví množství, místo a čas, ve kterém se bílkovina vytváří. Molekula DNA má strukturu dvojité šroubovice, což umožňuje její přesné kopírování a pomnožování. Buňky nově vznikající dělením jsou tak vybaveny toutéž genetickou informací jako buňka původní, a nové pokolení dostává geny od svých rodičů. Tyto pochody jsou však velmi složité, neprobíhají vždy úplně bezchybně a v genech může docházet k mutacím. Ty pak mohou způsobit poruchy v bílkovinách a z nich vyplývající nemoci.
... a jak ji lze číst
Laboratorní metoda čtení pořadí bází (sekvence) DNA, neboli sekvenování, používá komplikovaného biochemického postupu. Od počáteční kapky krve ke znalosti posloupnosti bází lidského genu je velmi dlouhá cesta. V jednom kroku je možno přečíst jen asi 500 bází, asekvenovaná DNA proto musí být napřed rozbita - například ultrazvukem - na malé fragmenty. Čtení těchto krátkých fragmentů je dnes naštěstí možno provádět na výkonných automatických sekvenovacích přístrojích. Mezinárodní projekt analýzy lidského genomu a úsilí firmy Celera se kromě financování a dostupnosti výsledků liší i celkovou strategií. Veřejný projekt nejdříve rozdělil genom na úseky, jejichž polohu a překrývání přesně zmapoval, a teprve tyto úseky pak fragmentuje a sekvenuje. Celera mapování vynechává, genom rovnou fragmentuje asekvenci pak chce složit pomocí superpočítače, který je údajně po počítači Pentagonu druhý nejvýkonnější na světě. To však nebude jednoduché. Lidská genetická informace totiž obsahuje sekvence, které jsou na mnoha místech genomu opakovány ve stejné či podobné formě. A ty mohou sestavení značně zkomplikovat, stejně jako podobné dílky komplikují dětskou skládanku. Celera proto také své investory otevřeně upozorňuje na rizika a nejistoty svého podnikání. I veškeré další analýzy genomu musí spoléhat na výkonné počítače. Lidský genom totiž obsahuje asi 3 miliardy bází. Kompletní sekvence vytištěná stejným písmem jako tento článek, bez titulků a mezer mezi sloupci, by zabrala asi 160 tisíc novinových stránek. Taková příloha by byla asi 5 metrů silná. Jednoduché však není ani nalezení oněch předpokládaných sta tisíc genů v lidském genomu. Geny jsou totiž doslova utopeny v nadbytku takové DNA, která žádné bílkoviny nekóduje a jejíž funkce je dnes téměř úplně neznámá. I když se však nový gen najít podaří, je většinou velmi obtížné zjistit funkci bílkoviny, kterou gen kóduje. Pouhá znalost sekvence genů tedy neznamená okamžité pochopení základů nemocí a okamžitou možnost jejich efektivní léčby.
