Bīstamās spēles ar gēniem. Kādus noslēpumus glabā ģenētika?

Lai gan homo sapiens, divkājainais zīdītāju klases hominīdu dzimtas primāts, ir būtne ar izteiktu individualitāti, pārsteidzoši, ka cilvēku sabiedrībai ir 99,5 % identisku pazīmju. Mūsos ir tikai 0,5 % atšķirīgā, kas arī nosaka katra cilvēka unikālo, neatkārtojamo personību. Katram no mums ir nomērīta sava porcija slimību, sāpju, aizrautības, veiksmes, atkarību, talantu, netikumu, spožuma un posta. Kāda šajā raibajā jūklī ir iedzimtības jeb ģenētikas loma?

Tāpat kā stabilu māju nevar uzcelt bez pamatiem, arī cilvēku nevar uzbūvēt bez ģenētikas mantojuma; ikviens bērna gēns pārņem no katra vecāka pa pārītim. Bet tas, kā gēni bērna organismā tiek samiksēti un no jauna sapāroti, cik veseli vai bojāti tie varētu būt, cilvēka prātam vēl aizvien nav līdz galam izprotams. Tikai maza novirzīte no īstā ceļa – un piedzimst cilvēciņš ar retu, dzīvībai bīstamu slimību. Mazs solītis uz citu pusi – un ir piedzimis jauns ģēnijs. Tāpēc ir svarīgi pētīt ģenētiku, gēnu sekvencēšanu, mutācijas, iedzimtās slimības un citas norises, kas atklāj gēnu darbību cilvēka organismā. Zinātniskajās laboratorijās visus šos procesus var aplūkot tuvplānā un izpētīt, kurš ceļš būtu ejams, lai visefektīvāk palīdzētu cilvēkiem pārvarēt slimības.

Viena no vadošajām institūcijām šajā jomā ir Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs (BMC), tāpēc par jaunākajiem ģenētikas pētījumiem Latvijā un pasaulē lūdzu pastāstīt BMC direktoru, Dr. biol. Jāni Kloviņu. Protams, zinātnieki strādā ciešā sadarbībā ar mediķiem un slimnīcām. Kādos gadījumos var palīdzēt ģenētiķis? Par to – Bērnu klīniskās universitātes slimnīcas (BKUS) Ģenētikas klīnikas ārste Ieva Mičule.

Biobankas īpašā valūta

Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs ir devis visai lielu ieguldījumu cilvēka genoma izpētē. Šīs institūcijas zinātnieku izcilais veikums aizvien no jauna pierāda, ka zinātne nav pakārtota tikai laboratorijas ģēniju ambīcijām, bet darbojas ciešā tandēmā ar medicīnu un citām tautsaimniecības nozarēm vienota mērķa labad – palīdzēt sabiedrībai kļūt veselākai.

Lai nodrošinātu ģenētiskos pētījumus ar izejmateriāliem, BMC jau kopš 2006. gada sācis veidot nacionāla mēroga valsts iedzīvotāju genomu datubāzi jeb biobanku, kas ik gadu papildinās vidēji par 2000 vienību, un patlaban tajā apkopoti ģenētiskie dati par aptuveni 37 000 Latvijas iedzīvotāju. Tas nozīmē, ka, sākot kādas slimības izpēti, BMC laboratorijās jau ir pieejams bioloģiskais materiāls – tas nav jāvāc no jauna.

BMC direktors Jānis Kloviņš stāsta: “Mums ir gan asins paraugi, gan šūnas (no slimnīcām saņemam arī gabaliņu no vēža slimnieku operācijas materiāla). No asins paraugiem iegūstam DNS un visu, ko no asinīm var iegūt, lai izmantotu pētniecībai. Mūsu paraugi ir droši kodēti, pie tiem nav redzami personas dati, kas ir atdalīti no ģenētiskā materiāla un glabājas atsevišķi, Iedzīvotāju genoma valsts reģistrā.

Kāpēc Latvijai ir vajadzīga pašai sava biobanka? Vai mēs nevarētu izmantot, piemēram, Vācijas, Spānijas vai Igaunijas ģenētiskos materiālus? Tāpēc, ka katras valsts un teritorijas populācijas ģenētiskais kods atšķiras, un, lai iegūtu visprecīzākos datus, jāstrādā tieši ar attiecīgās teritorijas iemītnieku datiem.

Tieši tāpēc arī igauņi sākuši veidot paši savu gēnu banku. Visjaudīgākais pavērsiens notika 2018. gadā, kad par godu valsts simtgadei tika savākti genomu dati no 100 000 Igaunijas iedzīvotāju; nu jau savākti ap 200 000. Atšķirībā no igauņiem, kuru mērķis ir savākt datus no visiem valsts iedzīvotājiem, BMC stratēģija ir vairāk koncentrēties uz slimību izpēti, cik to ļauj atbilstošais finansējums. Turklāt igauņi ievāc mazāk datu par katru cilvēku nekā mēs, pēc tam papildinot trūkstošos datus ar informāciju no dažādiem valsts reģistriem un veselības sistēmām. Tāda pieeja ļauj datu bāzes pamatu izveidot ātrāk.

Izmantojot biobankas materiālus, esam uzsākuši vairākus fundamentālus projektus, kuru datus izmanto praktiskajā medicīnā. Viens no tiem – bērnu vēža projekts, kuru atbalsta uzņēmums MikroTik. Mūsu mērķis ir iesaistīt projektā pilnīgi visu ar vēzi slimo Latvijas bērnu ģenētiskos materiālus, lai pētījumu rezultāti palīdzētu konkrētu pacientu ārstēšanai, ļaujot izvēlēties arī piemērotāko medikamentu.

Taču genoma pētījumi var palīdzēt ne tikai smagu slimību (vēzis, pārmantotās retās slimības) gadījumos, bet arī tādu bieži sastopamu slimību izpētei kā otrā tipa diabēts. Tas ir arī viens no maniem lielajiem projektiem. Mērķis – iegūt genoma informāciju, pirms vēl slimība ir sākusies. Tas dotu iespēju darboties preventīvi. Izmantojot otrā tipa diabēta pētījumus, kur paveikts vislielākais darbs, esam nonākuši pie konkrētiem secinājumiem, kā ģenētika var palīdzēt bieži sastopamu slimību gadījumos. Faktiski tā var palīdzēt ikvienam cilvēkam – gan ar pārmantotām, gan citām slimībām. Šogad pētījumos esam iekļāvuši arī Covid-19 pacientus.

Pēdējos gados ievērojami uzlabojusies tehnoloģiju pieejamība. Pateicoties Ķīnas tehnoloģiju kompānijas MGI Tech Latvijas uzņēmumam, kura rīcībā ir modernākā un ātrākā genoma datu sekvencēšanas aparatūra, varam visiem paraugiem iegūt šos datus. Tas nozīmē, ka tagad jau varam noskenēt pilnīgi visu genomu, nevis tikai pētīt atsevišķus gēnus.”

Nelabot gēnus, bet sašķērēt vēzi

Pirms dažiem gadiem pasaulē spoži ienāca jauna un ļoti jaudīga gēnu rediģēšanas tehnoloģija CRISPR, kuras autori jau otro gadu pēc kārtas bija izvirzīti Nobela prēmijai. Zinātnieki to novērtēja kā superatklājumu ar lielu nākotni ģenētiskajā diagnostikā. Taču vai CRISPR potenciālais izmantojums bojāto gēnu rediģēšanā ir viennozīmīgi pozitīvs? Piemēram, bažas raisa Kalifornijas Universitātes profesores Dženiferes Daudnas, vienas no CRISPR atklājējām, paziņojums: “CRISPR dod mums iespēju radikāli un neatgriezeniski izmainīt biosfēru, kuru apdzīvojam, piedāvājot veidu, kā dzīvības molekulas pārrakstīt pēc mūsu pašu prāta.” Taisnību sakot, tas skan diezgan biedējoši. Vēl tikai daži soļi, un ģenētiski modificēta komandām paklausīgu bezemociju karotāju vai smaga darba vergu armija gatava!

Jānis Kloviņš gan domā racionālāk – gēnu rediģēšanas tehnoloģijas pielietojums var būt visai dažāds un pat ļoti pozitīvs, ieskaitot arī pētniecību. BMC laboratorijās CRISPR tehnoloģiju izmanto tehnoloģiskiem mērķiem, nevis cilvēku ārstēšanai. “Tā ir ļoti laba tehnoloģija, lai kaut ko izmainītu jebkurās šūnās – ne tikai cilvēka. Mēs to izmantojam dažādu baktēriju genomu mainīšanai – darbam laboratorijās, jo šī metode ir daudz ērtāka nekā iepriekšējās. Tā ir visai universāla, un to izmanto gan pašu baktēriju izpētei, gan arī, lai pārbaudītu, kā tās labāk pielāgot vakcīnu producēšanai.

Pērn sākām vēl vienu projektu, kas ir mērķēts tieši cilvēku ārstēšanai. CRISPR-Cas9 tehnoloģiju varētu izmantot cīņai ar vēzi. Kā zināms, vēzim ir izmainīts genoms, jo tur radušās mutācijas, un būtiski ir tas, ka vēža šūnu genoms atšķiras no veselo šūnu genoma. Šajā gadījumā mēs ar CRISPR-Cas9 tehnoloģiju (Cas9 ir nukleāze, kas spēj šķelt DNS dubultspirāli) varam mērķēt uz tām vietām cilvēka organismā, kas atšķiras no paša genoma. Cas9 atradīs un uzbruks tieši vēža šūnām, sašķērēs un iznīcinās tās, veselās neaizskarot, jo tur šīs molekulārās šķēres nedarbojas.”

Pagaidām tā gan ir tikai teorija, jo vispirms jāpārliecinās, cik tā būs efektīva, taču, ja šo tehnoloģiju izdosies ieviest praktiskajā medicīnā, tas tiešām varētu būt apvērsums onkoloģijā. Katrā ziņā BMC komanda ir gana drosmīga, lai šādu projektu sāktu, un izskatās, ka perspektīvas ir cerīgas.

Jānis Kloviņš: “Pasaulē ir ļoti daudz pētījumu par šo tēmu, daudzas jaunās vēža ārstēšanas tehnoloģijas jau izmanto šo metodi, ārstējot reālus pacientus. Tas vairāk saistīts ar imūnterapiju, kur no cilvēka tiek paņemtas imūnās sistēmas šūnas un pārveidotas tā, lai tās atpazītu konkrēto audzēju. Šajā procesā tiek izmantots CRISPR-Cas9. Reģistrētas vismaz pāris tehnoloģijas, kas saistītas ar gēnu terapiju un paredzētas tieši vēža ārstēšanai. Mūsu pieeja ir nedaudz citāda – tā būtu ļoti individuāla ārstēšana, katram pacientam pielāgojot metodes un izgatavojot personalizētu gēnu terapijas medikamentu, kas balstīts uz CRISPR-Cas9. Tas nebūs lēti, bet kā koncepts tas ir ļoti nozīmīgs.

Kas attiecas uz medicīnas praksi, svarīgi atrast visoptimālāko metodi, kā zāles ievadīt pacienta organismā. Visticamāk, šķēres, kas iznīcina ļaunās šūnas, būs iepakotas kādā nekaitīgā vīrusā, ar kuru inficējam cilvēka šūnas. Vīruss nav kaitīgs cilvēkam, bet tas var iekļūt vēža šūnā un izmest šķērītes, kas mainīto šūnu iznīcina. Bet ir arī citas metodes, kā nokļūt šajā šūnā. Tas atkarīgs no tā, ar kāda tipa audzējiem būs darīšana, piemēram, vai tas ir ādas audzējs, kam ir vieglāk piekļūt, vai vajadzīga sistēmiska injekcija."

Ģenētiskajai diagnostikai – jā!

Mūsdienās ģenētika paver plašas izpētes iespējas, kas saistītas gan ar ģenētisko diagnostiku, gan ar gēnu terapiju. Izpētot gēnus, var noskaidrot dažādu slimību riskus, kas var būt ļoti lieli. Runa nav tikai par vēzi, bet arī par citām smagām vai retām slimībām.

Jānis Kloviņš: “Gēnu terapija visplašāk tiek izmantota vēža ārstēšanai, kur arī notiek tās visstraujākā attīstība. Gēnu terapijas mērķis ir vai nu vēža šūnu iznīcināšana, vai modificēšana, lai tās nebūtu tik agresīvas un bīstamas. Tas noteikti dominē pār visiem pārējiem gēnu terapijas pētījumiem. Te runa ir tikai par gadījumiem, kad slimība jau diagnosticēta. Notiek arī pētījumi par onkoloģisko saslimšanu ģenētisko pārmantojamību.

Divi galvenie virzieni, kuros izmanto ģenētisko diagnostiku, ir, pirmkārt, pārmantotās jeb ģenētiskās slimības, kur ir skaidri redzams, ka vecāki un, iespējams, arī vecvecāki ir slimojuši, un tāpat saslimst bērni, un ir jānoskaidro bojātais gēns. Otrkārt, ģenētisko diagnostiku var izmantot, lai jebkuram cilvēkam noteiktu ģenētisko risku, pirms viņš ir saslimis. Ģenētiskā diagnostika pārmantotajām slimībām – tas jau pasaulē ir kļuvis gandrīz par standartu. Ir valstis, piemēram, Anglija, kurās ļoti masīvi notiek ģenētiskā izpēte. Genoma medicīnas serviss šajā valstī paredz visiem bērniem, kuri slimo ar pārmantotu slimību, nodrošināt pilnā genoma sekvencēšanu.

Ģenētiskā diagnostika pasaulē veikta jau vismaz 30 gadu, tomēr lielākā daļa vainīgo gēnu netika atklāti, jo pieejamās tehnoloģijas bija ar ierobežotām iespējām un neļāva nekur tālāk virzīties. Tagad esam tik tālu, ka jaunās tehnoloģijas ir pietiekami lētas un pieejamas, un ar tām mēs varam sekvencēt pilnīgi visu cilvēka genomu, tātad mums beidzot ir iespēja atrast vainīgos gēnus.

Latvijā ir divi projekti, kuru mērķis ir tieši tāds. Ja ir gadījumi, kad atklātas ģenētiskas saslimšanas, bet nav atrasts vainīgais gēns, tiek veikta visa genoma sekvencēšana, lai to sameklētu. Tas nebūt nav vienkārši. Jā, mēs varam nolasīt 3,5 miljardus gēnu burtiņu, kas dod iespēju atrast vainīgo, bet papildus jāizmanto vēl virkne matemātisku un loģisku metožu, kas to palīdz izdarīt. Tā tas notiek visā pasaulē, un tas ir viens no virzieniem, kur ģenētiskā diagnostika ir transformējusi pieeju šai problēmai, faktiski jau kļūstot par primāro metodi. Iepriekš atbildi meklēja, veicot dažādus bioķīmiskos testus un citas analīzes, bet tagad bieži vien uzreiz sāk ar ģenētisko diagnostiku.”

BMC zinātnieku pētījums par līdz šim neaprakstītām neiromuskulāro slimību gēnu mutācijām, kas izstrādāts sadarbībā ar ASV pētniekiem no Mērilendas Universitātes, ir minēts starp Latvijas desmit nozīmīgākajiem zinātnes sasniegumiem 2019. gadā. Laboratorijā eksperimentos ar pelēm tika arī pierādīts, ka vainojams ir tieši konkrētais gēns. Protams, daudz vairāk ir tādu pētījumu, kur gēni jau ir aprakstīti. Šis virziens attīstās gan Latvijā, gan pasaulē.

Jānis Kloviņš atzīst, ka ģenētiskās diagnostikas otrs virziens viņa sirdij ir daudz tuvāks. “Ar ģenētikas palīdzību varētu noskaidrot riskus jebkuram cilvēkam saslimt ar diabētu, sirds slimībām, ar onkoloģiskām slimībām u. c. Lai gan pētījumi pasaulē šajā virzienā sākti jau no 2005. gada, kad parādījās pirmās metodes, īstenībā tikai pirms diviem trim gadiem lielāka uzmanība tika pievērsta tā saucamajiem poliģenētiskajiem slimību riskiem. Ko tas nozīmē? Sākumā dominēja uzskats, ka par konkrēto slimību risku būs atbildīgi viens vai divi gēni. Pētot šos jautājumus aizvien dziļāk, kļuva skaidrs, ka tā nav. Katra cilvēka ģenētisko konstrukciju un līdz ar to arī katras slimības risku nosaka līdz pat 100 dažādu gēnu, kuriem var būt nelielas īpatnības (atšķirības no normas); to pat īsti nevarētu saukt par bojājumu.

Kad visi nedaudz izmainītie gēni sakombinējas audos, tas galu galā var novest pie slimības. Tiesa, tas nenozīmē, ka cilvēks pilnīgi noteikti saslims, bet atklājas daudz dažādu variantu, ko varētu darīt. Piemēram, ja Latvijas sievietēm būtu iespēja aprēķināt krūts vēža ģenētiskos riskus, viņas varētu mērķtiecīgi sagrupēt pēc riska līmeņa. Tām, kurām ir lielāks ģenētiskais risks, varētu izstrādāt konkrētu apsekošanas un monitoringa plānu, pārbaudes vajadzētu veikt krietni ātrāk, agrākā vecumā un regulāri, savukārt neliela riska grupai būtu atšķirīgs plāns, arī mamogrāfija nebūtu nepieciešama. Tas diezgan radikāli uzlabotu iespēju laikus atklāt audzēju un sekmīgi to izārstēt.

Katrā gadījumā pieeja var būt citāda, personalizēta. Šis virziens varētu ļoti būtiski transformēt to, kā mēs uztveram medicīnu. Tāpēc preventīvām darbībām ir ļoti liela nozīme. Tas gan nenozīmē, ka ģenētiskā diagnostika atrisinātu visus jautājumus; tas ir tikai viens, bet ļoti stimulējošs komponents. Piemēram, ja cilvēks 30 gados uzzina, ka viņam ir ļoti liels risks saslimt ar diabētu, viņš jau laikus varētu saņemties, sākt veselīgāk ēst, nodarboties ar sportu un tādā veidā attālināt slimību pat uz 20 gadiem. Tā jau būtu viņa izvēle.”

Kā redzams, zinātnieku iespējas patlaban ir visai plašas un perspektīvo ģenētisko pētījumu virzienu ir gana daudz. Bet ko par ģenētiskās diagnosticēšanas un jauno tehnoloģiju iespējām saka mediķi? BKUS ģenētiķe Ieva Mičule piedalās arī Biomedicīnas pētījumu un studiju centra neiromuskulāro slimību pētījumos un iesaista projektā bērnus, kuriem nav izdevies atrast vainīgos gēnus, kurus tālāk meklē zinātnieki. Dakterei ir pazīstamas abas darba puses. Bērnu slimnīcas Ģenētikas klīnikā viņa strādā kopš 2012. gada; ārsti šeit nozīmē pacientiem ģenētisko diagnostiku un interpretē no laboratorijas saņemtos rezultātus.

“Tā kā mums visbiežāk ir darīšana ar retu slimību pacientiem, kurus pie mums sūta tad, ja diagnoze nav skaidra, tās noteikšanai vajadzīga ģenētiskā diagnostika. Tas nozīmē gan dažādu retu, neaprakstītu variantu izpēti, gan ļoti retu simptomu identificēšanu, gan modernākās ģenētiskās diagnostikas metodes, jo tās ir precīzākas, un slimības ātrāka atklāšana ļauj drīzāk sākt ārstēšanu.

Aktuāla problēma ir jauno terapiju ienākšana klīniskajā praksē. Tā ne vienmēr ir tieši gēnu terapija, bet tas nozīmē personalizētu medicīnu. Šis virziens attīstās samērā ātri, lai gan pacientam, kuram ir konstatēta attiecīga slimība un kurš gaida medikamentus, šī gaidīšana šķiet mokoši ilga. Viss ir relatīvi. Jaunās zāles, kas parādās tieši ģenētisko slimību ārstēšanai, ir ļoti komplicētas, tās neder jebkuram. Bieži vien tas ir atkarīgas ne tikai no gēna, kas izraisījis slimību, bet pat no tā, kādā veidā šis gēns ir ietekmēts, tieši kāda mutācija ir notikusi gēnā. Piemēram, Dišēna muskuļu distrofijas (ar ko pārsvarā slimo zēni) cēlonis ir mutācija DMD gēnā, kas sastāv no 79 eksoniem (gēna fragmentiņi, kas satur kodējošo informāciju), un aptuveni divās trešdaļās gadījumu ir pazaudēti daži eksoni. Tā ir smaga slimība, kas izpaužas ar progresējošu muskuļu vājumu.

Spēju staigāt bērni zaudē vidēji 11 gadu vecumā, ar laiku vairs nespēj paši ēst un elpot, cieš arī sirds muskulis. 10–15 procentiem pacientu ir noteikta veida mutācijas, kad ir nevis pazaudēts vesels gabals, bet vienā vietā ir nomainījies kods un gēnu nevar nolasīt pietiekamā garumā (stop codon). Ir pieejams preparāts, kas ļauj šūnām izlasīt pāri stop-kodonam un nolasīt gēnu visā garumā. Šis preparāts gan darbojas tikai tiem 10–15 procentiem pacientu, kuriem ir šāda veida mutācija. Ir arī cits preparāts tai pašai slimībai, lai izlabotu gēna nolasīšanas kļūdas, kas rodas eksonu zaudēšanas dēļ 51. eksona tuvumā. Tas gan Eiropā vēl nav apstiprināts, bet Amerikā ir. Pārējiem pacientiem jāgaida citas zāles, kas varētu viņiem palīdzēt.

Tās ir tikai dažas no grūti risināmās, bet vairumā gadījumu neatrisināmās problēmu gūzmas, ar ko mums, mazajiem pacientiem un viņu vecākiem Reto slimību koordinācijas centrā nākas saskarties katru dienu. Tomēr tieši ģenētiskās diagnostikas un jauno tehnoloģiju iespēju dēļ strādāt ir kļuvis nedaudz vieglāk. Reto slimību koordinācijas centrā mums ir arī speciālistu atbalsts – te ir savs pediatrs,  internists, neirologs un imunologs, ir īpašas rindas arī pie citiem speciālistiem, kuri strādā tieši ar retajām slimībām.

Pacientiem, kuru slimības iespējams ārstēt ar ģenētiskā materiāla aizvietošanu, ar gēnu terapiju, tas tiek darīts. Tiesa, pretēji jaunās CRISPR tehnoloģijas izmantošanai laboratorijās gēnu funkciju izpētei tās izmantošana, lai mainītu vai uzlabotu cilvēces ģenētisko fonu, ieslēgta tabu zonā. Tas noteikti netiek rekomendēts, jo sekas šobrīd ir grūti prognozējamas.”

Kādus noslēpumus slēpj ģenētika?

Nav jau tā, ka ģenētikas testi atklāj tikai kādas pārmantotas slimības vēsturi dzimtā. Ar tiem var atklāt arī daudz citu intriģējošu noslēpumu. Piemēram, gēnu testi ļauj uzzināt kaut ko jaunu par savu dzimtu, par to, no kādas populācijas nākuši seni un pat nezināmi senči. Gēnu testi var atklāt arī cilvēka individuālās īpatnības, piemēram, intelektuālās un fiziskās spējas, temperamentu, reakcijas ātrumu, muskuļu spēku un tamlīdzīgi. Izrādās, ka daudzviet Ķīnā, komplektējot jauno sportistu komandas, vadās pēc ģenētiskajiem testiem – vai bērnam ir sportiskas dotības –, lai būtu lielākas iespējas potenciālajiem čempioniem. Protams, gēni nosaka daudzas lietas cilvēka izskatā un uzbūvē, un arī to var izmantot.

Ir izpētīts un atrasts, kuri gēni ir atbildīgi par noziedzību, alkoholismu un citām atkarībām. Vai šādos gadījumos tomēr nebūtu saprātīgi izmantot gēnu korekcijas metodi? Citādi, piemēram, noziedzniekam var piedzimt bērns, kuram arī ir tieksme uz agresiju...

Jānis Kloviņš: “Nevar skatīties no viena skatupunkta – svarīgi ir, kādu pazīmi analizējam. Ļoti viegli nomērāma ir matu krāsa vai cukura daudzums organismā. Bet tendence uz noziegumiem vai agresivitāte vairs nav tik viennozīmīga, jo bieži vien tās pašas gēnu grupas atbild par dažādām lietām. Piemēram, agresivitāte, tieksme uz atkarībām un aizrautība – par tām atbild vieni un tie paši gēni. Tas, kura no šīm tendencēm attīstās, bieži ir atkarīgs no tā, kuru ceļu cilvēks izvēlas (to ietekmē arī audzināšana un apkārtējā vide). Tas nozīmē, ka emocionalitāte var pāriet agresijā vai otrādi. Un, iespējams, kādā dzīves posmā ir bijis gadījums, kas spēcīgi ietekmējis izvēlēto ceļu. To nenosaka tikai ģenētika – tas ir viens no komponentiem. Katrā ziņā būtu ļoti bīstami pieļaut tādu iejaukšanos dabas procesos kā gēnu korekcijas. Noteikti nē! Ja mēs sāktu šādas metodes lietot, izveidotos kaut kāda pelēkā rase, kas klausa tikai komandām un paši nespēj saprātīgi pieņemt lēmumus. Cilvēki bez emocijām, bez dzirkstelītes – kā populārās futūristiskās filmās.”

Par citiem ģenētikas noslēpumiem saistībā ar veselības anomālijām savs vārds sakāms arī BKUS ģenētiķei Ievai Mičulei: “Ģenētikā izšķir monogēnas patoloģijas un īpatnības un multifaktoriālas īpatnības. Ja runa ir par temperamentu, tā īpatnības ir multifaktoriālas. Tas nozīmē, ka tas var iedzimt no vecākiem, bet tajā pašā laikā tas var būt saistīts ar ārējās vides faktoriem, ar audzināšanu un dažādiem dzīves sitieniem, kas nosaka temperamenta veidošanos agrīnajā attīstības stadijā. Tur ģenētika gan ir iesaistīta, bet ne kā noteicošais faktors.

Savukārt jaunpiedzimušais ar sešiem pirkstiem ir monogēna parādība – tā ir pārmantota no vecākiem. Tas pārmantojas pēc autosomāli dominantā tipa – ja vecākam ir seši pirksti, varbūtība nodot to savam bērnam ir 50:50, ja vien tā ir izolēta polidaktīlija, kas nav saistīta ar sindromu, kuram var būt cits iedzimšanas tips. Tādas anomālijas kā iedzimta sirdskaite vai kuņģa-zarnu trakta iedzimta anomālija arī ir multifaktoriāla. Sava loma noteikti ir ģenētiskajam komponentam, bet ir arī citi iemesli, kas nosaka to, kāpēc attiecīgais gēns nenostrādāja pareizajā brīdī, radot disonansi organisma harmoniskajā orķestra skanējumā.

Ļoti populārs piemērs ģenētikas apmācībā ir gadījums, kad diviem vājdzirdīgiem vecākiem piedzimst dzirdīgs bērns. Tas izskaidrojams tā, ka vājdzirdību nosaka vairāki gēni. Ja tie ir autosomāli recesīvi vājdzirdības gēni, tad var būt tā, ka viens no vecākiem ir vājdzirdīgs viena gēna mutāciju dēļ, bet otrs – cita gēna mutāciju dēļ. Katram no viņiem ir divi gēnu pāri.

Nosauksim mammas vājdzirdības gēnus par AA, tēva – par BB. Tātad mammai ir divi A gēni, kuri ir slimi, un divi B gēni, kuri abi ir veseli. Tēvam ir divi slimi B gēni un divi veseli A gēni. Bērnam mamma nodod vienu slimu A gēnu un vienu veselu B gēnu, bet tēvs – vienu veselu A gēnu un vienu slimu B gēnu. Rezultātā bērns ir dzirdīgs un runā. Tālākais viņa bērnu liktenis ir atkarīgs no tā, vai viņa partneris nav mutācijas nēsātājs kādā no šiem gēniem.”

Interesanti, vai tikpat skaidrs ir arī ģenētiķu priekšstats par to, kā diviem parastiem vecākiem var piedzimt ļoti talantīgs bērns, varbūt pat ģēnijs. Ieva Mičule izvirza divas iespējamās versijas, kas, protams, ir gluži teorētiskas. “Cilvēki bieži domā: ja bērns ir talantīgs, tad tas ir redzams kādā no vecākiem. Bet tā nav. Vēl vairāk – tas varbūt nav izpaudies arī iepriekšējās paaudzēs. Jo tas ir gluži tāpat kā piemērā par vājdzirdību – ja cilvēks ir slimības vai šajā gadījumā talanta nēsātājs, bet otrs gēns viņam nav tik talantīgs, tad tas nekādā veidā neizpaužas, un tieši tāpat ir bijis ar viņa vecākiem un vecvecākiem. Ja vien otrā alēlē nav bijušas atbilstošas izmaiņas, talants tā arī snauž, līdz kādā brīdī kādā paaudzē X tas atmostas, jo pienāk klāt otrs talanta gēns.

Atgriežoties pie slimībām – tur notiek līdzīgi procesi. Ļoti bieži ģenētiska slimība nav pārmantota no vecākiem, tomēr uzskatāma par ģenētisku, jo ir konstatēta bērna gēnos. Kāpēc? Jo evolūcijas dēļ mēs atšķiramies no saviem vecākiem; mēs saņemam pusi no vecāku gēniem, bet ne precīzi. Kopējot ģenētisko materiālu, lai varētu to nodot saviem bērniem, veidojas kļūdas. Un šīs kļūdas ir unikālas tieši bērnam, tās nav mantotas no vecākiem. Katrs cilvēks no saviem vecākiem atšķiras ļoti daudzās sava genoma vietās. Un tad ir tā – ja kļūda ir veidojusies kādā slimības gēnā, tad šim bērnam pirmajam savā dzimtā ir kāda konkrēta ģenētiska slimība, bet, ja tā ir kādā funkciju uzlabojošā gēnā, tad viņš būs pirmais dzimtā ar kādu īpašu talantu."

Mūsdienās ģenētika paver plašas izpētes iespējas, kas saistītas gan ar ģenētisko diagnostiku, gan ar gēnu terapiju. Izpētot gēnus, var noskaidrot dažādu slimību riskus, kas dažkārt ir ļoti lieli. Runa nav tikai par vēzi, bet arī par citām smagām vai retām slimībām.

Ģenētiskā diagnostika pasaulē veikta jau vismaz 30 gadu, tomēr lielākā daļa vainīgo gēnu netika atklāti, jo pieejamās tehnoloģijas bija ar ierobežotām iespējām. Tagad esam tik tālu, ka jaunās tehnoloģijas ir pietiekami lētas un pieejamas, un ar tām mēs varam sekvencēt pilnīgi visu cilvēka genomu, tātad mums beidzot ir iespēja atrast vainīgos gēnus.

Ļoti viegli nomērāma ir matu krāsa vai cukura daudzums organismā. Bet tendence uz noziegumiem vai agresivitāte vairs nav tik viennozīmīga, jo bieži vien tās pašas gēnu grupas atbild par dažādām lietām.

Cilvēki bieži domā: ja bērns ir talantīgs, tad tas ir redzams kādā no vecākiem. Tā nav. Vēl vairāk – tas varbūt nav izpaudies arī iepriekšējās paaudzēs. Ja cilvēks ir slimības vai – kā šajā gadījumā – talanta nēsātājs, bet otrs gēns viņam nav tik talantīgs, tad tas nekādā veidā neizpaužas, un tieši tāpat ir bijis ar viņa vecākiem un vecvecākiem. Ja vien otrā alēlē nav bijušas atbilstošas izmaiņas, talants tā arī snauž, līdz kādā brīdī paaudzē X tas atmostas, jo pienāk klāt otrs talanta gēns.

Ikviens bērna gēns pārņem no katra vecāka pa pārītim. Bet tas, kā gēni bērna organismā tiek samiksēti un no jauna sapāroti, cik veseli vai bojāti tie varētu būt, vēl aizvien nav līdz galam izprotams. Tikai maza novirzīte no īstā ceļa – un piedzimst cilvēciņš ar retu, dzīvībai bīstamu slimību. Mazs solītis uz citu pusi – un ir piedzimis jauns ģēnijs.

Orgānu reģenerācija – iespējama

Zinātnieki un mediķi gatavojas mākslīgu iekšējo orgānu radīšanai. Tas varētu būt ļoti perspektīvs virziens un lielā mērā atrisinātu orgānu deficītu transplantācijas gadījumos.

Orgānu reģeneratīvā medicīna un izpēte ir ļoti nozīmīga. Uzreiz gan nav jāsāk ar kājām un rokām, kas augtu nez no kurienes, bet ir ļoti daudz locekļu un to daļu, kurus tiešām vajadzētu un būtu iespējams reģenerēt. Kā atzīst BMC direktors Jānis Kloviņš, tie varētu būt skrimšļaudi, kuriem artrīts nodara lielu postu. Artrīta sabojātos skrimšļaudus iespējams atjaunot, bojāto audu vietā ievadot atsevišķas šūnas. Tur pat nevajag ļoti sarežģītas struktūras. Tā varētu būt uz cilmes šūnām vai citām dažādām šūnām balstīta tehnoloģija. Tā ir ļoti laba lieta, kas tiešām attīstās, un daudzās valstīs rezultāti ir pārsteidzoši. Attīstot šo virzienu, tas varētu būt ļoti noderīgi cilvēku ārstēšanai. Piemēram, ir labi rezultāti mēģinājumam uzbūvēt kaut ko līdzīgu acij.

Ir pētījumi arī par kaulu reģenerāciju. Jā, mēs protam šūnas uzaudzēt, bet problemātiski ir tās ievadīt vajadzīgajā vietā organismā, jo tām nav matricas. BMC sadarbībā ar Cietvielu fizikas institūtu ir uzsācis vairākus projektus (pagaidām gan pētniecības vajadzībām), kas saucas orgāni uz čipa. Tas ir līdzīgs tādai kā iekārtai, ar kuras palīdzību var pētīt daudzas lietas. Piemēram, no cilvēka šūnas ir uzaudzēts mākslīgs zarnas gabaliņš, ar kuru, iespējams, varētu aizvietot bojāto zarnas gabaliņu. Tas sastāv no dažādiem šūnu slāņiem, kur var pētīt, vai mākslīgā zarna sāk darboties, ja tajā ievieto kādu medikamentu vai ko citu. Tā jau mūsdienās ir realitāte ar lielu perspektīvu.

Ģenētisks tests neauglības cēloņa noskaidrošanai

Ģenētiskās analīzes var labi noderēt situācijā, ja konstatēta neauglība. Ir zināms, piemēram, ģenētiskais auglības tests Fertilome, kas vienā reizē noskenē 32 gēnu 49 variantus, pārbaudot gēnu mutācijas un atrodot neauglības riskus. To var izraisīt endometrioze, policistisko olnīcu sindroms, nepietiekama olšūnu rezerve vai citi sarežģījumi, kas traucē apaugļošanos. Atrodot neauglības vaininieku, var nekavējoties sākt ārstēšanu, un tas būtiski ieekonomēs naudu un laiku.

Ģenētiskās vīzijas

Nesen Stenfordas Universitātes zinātnieki pārliecinājās, kā cilvēki reaģē uz ģenētisku testu pareģojumiem. Eksperimentā piedalījās vairāk nekā 100 brīvprātīgo, kuriem ar ģenētisko testu pārbaudīja viņu fiziskās spējas un aptaukošanās risku. Paziņojot testu rezultātus, dažiem dalībniekiem ar nolūku iedeva nepatiesu informāciju par to, ka viņiem it kā ir liela nosliece uz aptaukošanos un viņi ir pilnīgi nederīgi sportam. Pēc tam dalībniekiem bija jādodas uz kardiotrenažiera testu vai jāpiedalās maltītē, kuru rīkoja organizatori. Rezultātā dalībnieki uztvēra fizisko slodzi un demonstrēja savu izturību tieši tā, kā prognozēja DNS testi. Subjektīva sāta sajūta pēc maltītes arī bija atkarīga no fakta, vai cilvēks jutās kā nepiepildāms rīma vai kā statistiski vidējs ēdājs. Apspriežot eksperimenta rezultātus, zinātnieki secināja, ka vieniem ģenētiskā pase var kļūt par darbības instrukciju, bet citiem – par papildu stresa avotu, radot nolemtības izjūtu.

Ģenētikas noslēpumi

• To, kādi mēs esam, nosaka ne tikai gēnu kopums. Bez spilgti izteiktām lietām, par kurām atbild tikai gēni, vecāki bērnam nodod arī ģenētisko melno kasti. Tajā slēpjas pazīmes un īpašības, kuras visas dzīves laikā var palikt kastē, bet īpašos apstākļos izlien no tās ārā.
   
• Ne vienmēr bērns pārmanto no vecākiem dominējošās pazīmes, piemēram, vecākiem ar brūnām acīm var piedzimt zilacains mazulis; vecākiem ar rēzus pozitīvu asins grupu var būt rēzus negatīvs bērniņš. Un no kurienes gan rodas rudmataini bērni, ja ģimenē tādu nav? Par šiem dabas untumiem atbildīgi ir gēni, kas parasti nav tik spēcīgi, lai paši izpaustos. Zilās acu krāsas gēns un rudu matu gēns var realizēties tikai tad, ja no otra vecāka arī tiek saņemts tāds pats vājais gēns. Var gadīties, ka bērna tēva vecmamma un mammas vecaistēvs ir bijuši ar zilām acīm, un viņu abu zilacainie gēni nu, pēc vairākām paaudzēm, ir satikušies viņu mazmazbērnā. 
   
• Iedzimtība nosaka, vai pārmantosies vecāku dotības, kas ir svarīgas spēju attīstībai. Piemēram, lai attīstītos muzikālās spējas, jābūt noteiktai iekšējās auss uzbūvei, pirkstu garumam vai lokanībai. Tomēr dotību un apdāvinātības esamība vēl nenozīmē, ka attīstīsies spējas. Lai tās īstenotos, vajadzīga noteikta attīstoša vide un mērķtiecīga audzināšana.
   
• Kā bērns iemācās atšķirt krāsas? Un vai tā krāsa, ko viņš redz, vienmēr tieši tāda arī ir? Cilvēks redz pasauli tādās krāsās, kādās to uztver; to nosaka pārmantotais gēnu komplekts. Ja zēns no savas mammas ir mantojis izmainītu sarkanās/zaļās krāsas redzes gēnu, viņš šīs abas krāsas redzēs vienādi brūnganā tonī. Šo īpatnību sauc par daltonismu, un tā ir visai reta. Gēns, kas atbild par spēju atšķirt šīs divas krāsas, atrodas X dzimumhromosomā un ir vājais gēns. Sievietēm šādas hromosomas ir divas, tāpēc daltonisms izpaužas ļoti reti. Vīriešiem piešķirta tikai viena X hromosoma, un, ja tajā ir daltonisma gēns, vīrietis nespēs šīs krāsas atšķirt. Ziemeļeiropā līdz pat 8 % vīriešu ir izmainīta sarkanās/zaļās krāsas redzes uztvere. Pasaulē ir cilvēki, kuri nespēj atšķirt zilu krāsu no dzeltenas, un arī tādi, kas redz pasauli tikai melnbaltu. Bet arī tad, ja redzam visas krāsas, mēs tās neuztveram pilnīgi vienādi, tāpēc strīdēties par to, kādā krāsā vai nokrāsā ir konkrēta kleita, noteikti nav vērts.
   
• Arī garšu lielā mērā nosaka tieši pārmantotas īpatnības.  Par garšas uztveri atbild kārpiņas uz mēles, bet uz tām savukārt pēc mantoto gēnu receptes ir novietoti dažādi garšas receptori. Tāpēc, kamēr daļa cilvēku vai jūk prātā no tā, cik patīkama var būt lakricas vai rukolas garša, citi tajā sajūt garšas nianses, kas liek pretīgumā novērsties. Ir tik savādi apzināties, ka viens un tas pats ēdiens var garšot dažādi, ja atrodas uz dažādu cilvēku mēles.