Геномска ера човечанства

Уз присуство тадашњег председника САД Била Клинтона на веранди Беле куће и двојице победника у „мртвој трци” – Крејга Вентера из приватне компаније и Џона Колинса испред државних института – пре десет година објављено је да је први пут прочитан целокупни наследни садржај човека. Хемијска формула два независна људска генома, свака са око 3,3 милијарде хемијских јединица.

Стицајем околности, истог дана учествовао сам на прослави 80. рођендана једног од пионира молекуларне биологије, професора Пола Дотија са Универзитета Харвард, у Кејп коду код Бостона. Сви ми, бивши студенти и ондашњи сарадници, више него знатижељно пратили смо уживо пренос из Беле куће. Поред осталих, тамо је био Брус Албертс, тадашњи председник Америчке академије наука и садашњи главни уредник часописа „Сајенс”. У то време ипредседник Академијиног одбора, задуженог за одгонетање хуманог генома. Били смо, дакле, у прилици да чујемо поуздане информације и веома важног сведока.

У слављеничкој атмосфери, каква приличи таквом догађају, нагађали смо чије је разврставање гена (секвенцирање) поузданије и тачније – у приватној или у државној режији? Нећете веровати: приватник је имао више присталица, а испоставило се да је већина омашила! Нису изостале ни примедбе да су и један и други тим грешили! Најмеродавнији међу нама, Брус Албертс, хладнокрвно је саопштио да су, највероватније, оба резултата тачна! Тада је то, заиста, звучало неочекивано!

На десетогодишњицу ишчитавања, међутим, можемо да закључимо да нас је ваљано обавестио!

Лицитација на 25.000 гена

Све то имало је још једну занимљиву димензију, јер је месец дана раније одржана конференција посвећена геномима уопште у култном месту молекуларне биологије, Колд Спринг Харбор лабораторији покрај Њујорка. Колико смо тада мало знали о хуманом геному говори чињеница да је председавајући предложио да свако од присутних, уз уплату од једног долара, запише колико човек има гена! Број претпостављених гена кретао се од 20.000 до 150.000! Славодобитник је, да вас не мучимо, лицитирао на око 25.000 гена.

Знамо ли данас више?

Постало је очигледно да се мора ишчитати велики број хуманих генома да би се поуздано одредило шта те разлике у структури представљају и колико су битне за сваког човека понаособ. Али тада је то било врло скупо – неколико стотина милиона долара! Масовно разврставање, дакле, није долазило у обзир. Зато је широм света, а посебно у САД, отпочела трка ко ће да развије индустрију ишчитавања хуманих генома с највећом прецизношћу и по цени приступачној великом броју људи. Данас се тиме бави десетак таквих компанија, а цена се приближила износу од 30.000 долара. Очекује се да ће ускоро спасти на 1.000.

Шта је откривено после одгонетања педесетак хуманих геном (а једна америчка компанија саопштила је да је на путу да објави резултате за још 500)?

Утврђено је да разлика између два хумана генома може да износи и до једног процента. Другим речима, то је 30 милиона нуклеотида од око три милијарде у хуманом геному. Разлике се огледају у појединачним нуклеотидима (СНП, single nucleotide polimorphism), иако је битније то што се поједини делови нечијег генома могу насумично у било ком делу умножити (ЦНВ, copy number variation). Старо уверење да сваки ген постоји највише у две копије – једна од оца, а друга од мајке – више не важи.

Поучан је пример ишчитавање генома четири Бушмана и једног Банту црнца, нобеловца Дезмонда Тутуа. Један од Бушмана имао је тзв. „ипсилон” хромозом Банту црнца, док је анализом митохондријалног генома Дезмонда Тутуа утврђено да му је једна од преткиња била Бушманка! Никад се не зна!

Мада се блиско укрштају, Бушмани се геномски више разликују међу собом него, рецимо, белци и Кинези! Код Бушмана се појављује 1,3 милиона нових генетских варијација, још незабележених у другим геномима. Ни ту није крај изненађењима. Једна генетска варијанта у ЛИПА гену била је повезана с фаталном болешћу метаболизма липида, познатом под именом Волманов синдром. Сва три генома Бушмана носе исту мутацију, а немају никакве последице јер су дотични појединци доживели 80. годину. Предстоји нам, дакле, преиспитавање знања у вези с пореклом овог синдрома.

Усмеравање еволуције

Поменуте индивидуалне геномске разлике утицаће пресудно на будућу персонализовану медицину. Лекови се неће преписивати насумично, већ у сагласности с претходном анализом генома пацијента. Фармакогеномика је нови приступ у осмишљавању и примени лекова.

Анализа генома канцера истог фенотипа, на пример рака дојке, показала је да геномске промене које су довеле до истог обољења имају различиту геномску подлогу. Стога није чудно што су онколози одавно утврдили да је неки лек благотворан код једног, али неефикасан код другог оболелог. Геномском анализом ће се предвидети који је од расположивих лекова примерен или ће се, чак, измишљати нови. И то важи за све човекове болести!

Од многобројних нових видика, заснованих на геномици, овде ћу још поменути одгонетање генома преисторијског неандерталца који су научници упоредили с пет генома савремених људи – Бушмана из Јужне Африке, Јорубе из западне Африке, житеља из Папуе Нове Гвинеје, Кинеза и Француза. Укратко, резултат је следећи: идентификовани су бројни геномски региони подвргнути позитивној селекцији код претходника савременог човека, укључујући гене одговорне за општи метаболизам и развиће скелетних и когнитивних способности. Неандерталци су имали више заједничких генетских варијанти са савременим људима на подручју Европе и Азије него с данашњим становницима подсахарске Африке. Све то указује дасе проток гена од неандерталаца до претеча неафриканаца догодио пре него што је дошло до дивергенције у евроазијским групама.

Малобројни примери из раних година историје хумане геномике илуструју колику моћ, домете и значај она има за даљи развој наше биолошке врсте – човека. Природна еволуција као једина покретачка силаокончала се појавом првог човека с когнитивним способностима. Али са убрзаним и ненасумичним, већ предвидивим променама хуманих генома, и не само хуманих, „усмерена еволуција” постаће наша свакодневица.

Улазимо у геномску еру историје човечанства, волели ми то или не волели.

Професор молекуларне биологије