Parim raamat, mis eales kirjutatud, asub meis eneses ja nüüd on meil võimalik seda lugeda. 10 aastat pärast inimese pärilikkuse materjali esmakordset kaardistamist on tehnoloogia plahvatuslik areng muutnud meie geenide kaardistamise välkkiireks, samas kui hinnad on pöörase kiirusega langenud. Tänapäeval kaardistatakse inimese kogu pärilikkuse materjal ehk genoom 2650-7500 dollari eest ning peagi langeb hind õige madalale ja siis saame me kõik seda endale lubada.”Aastal 2013 kaardistame me genoomi vähem kui 1000 dollari eest,” väidab leiutaja ja bioloog Jonathan Rothberg, kes arengu teedrajava tehnoloogiaga käivitas. 2007. aastal kaardistas ta esimese genoomi – 1953. aastal DNA-molekuli struktuuri mõistatuse lahendanud ja selle eest Nobeli preemia saanud James Watsoni genoomi.
Rothberg tuli hiljuti välja uue silmapaistva masina Ion Torrentiga, mis kaardistab DNA elektrooniliselt otse arvutikiibile. Seega võime ka eeldada arvutimaailmast tuntud arengut hindades ja kiiruses. Arengut iseloomustavast niinimetatud Moore’i seadusest lähtudes võib oodata, et DNA-kiibi hind alaneb poole võrra ja kiirus kahekordistub keskeltläbi iga aastaga. Ion Torrent on paljudest konkureerivatest tehnoloogiatest kõige viimane sõna, nii et teadlaste hulgas valitseb vaimustunud meeleolu, lõpmatute võimaluste nägemine ja tunne, et maailm ei ole enam kunagi endine.”Sellest saab biotehnoloogia sajand,” ütleb Jonathan Rothberg.
Kui inimgeenide kaardistamine on siiani olnud koondunud mõnesse üksikusse hiiglaslikku genoomikeskusesse Inglismaal, USAs ja Hiinas, siis uued umbes 50 000 dollarilised aparaadid on nii odavad, et ka tavalised laboratooriumid võivad need endale soetada. Tavainimese jaoks tähendab hinnalangus seda, et isikliku pärilikkuse materjali kaardistamise teenuse ostmine muutub üha käegakatsutavamaks ja üha lähemale jõutakse küsimusele: Kes ma olen? Kust ma pärinen? Mis mind eriliseks teeb? Ja ennekõike – kas mul on eelsoodumusi haigustele või vaevustele, mille vältimiseks ma võin midagi ära teha? Küllap tunneb enamik kohe kiusatust seda teada saada. Kuigi tahtmine saada selliseid teadmisi sõltub loomulikult sellest, mida oma raha eest täpsemalt saadakse. Ja milliseks kujuneb hind – 700, 150 või 15 eurot?
Võrreldes varem pakutavate geneetiliste testide ja genoomi skaneerimistega, annab genoomi täielik kaardistamine kõikehõlmava informatsiooni kogu pärilikkuse materjali kohta. Kuid mida ja kui palju paljastab see üksikindiviidi kohta, pole tegelikult veel eriti lihtne öelda. Seda seetõttu, et genoomitehnoloogiad on arenenud kiiremini kui meie teadmised on suutnud sellega kaasas käia.”Tänapäeval teame umbes 200 vähiga seotud ja 1000 teiste riskidega seotud geeni. Kuid võib minna veel kuni kümme aastat, enne kui oskame inimestele rääkida nende kõikidest, umbes 25 000 geenist,” ütleb Jonathan Rothberg. “Et seda teha, peame kaardistama veel vähemalt 100 000 kuni miljon inimest ja nende haiguslugusid uurima.”
Mõne aasta pärast mõistetakse 8000 haigust
Teisisõnu oleme alles suure geneetilise reisi alguses, mis järgmiste aastakümnete jooksul hoo sisse saab ja genoomi osade kohta suurt selgust toob. Tänaseks on õnnestunud kindlaks määrata muljetavaldavalt paljude – umbes 3000 – defektsest geenist põhjustatud haruldase päriliku haiguse geneetilised faktorid. Teadlased hindavad, et 3-4 aasta pärast mõistetakse 90 protsenti ehk ligikaudu 8000 nendest haigustest.
Mis puutub suurtesse komplekssetesse rahvahaigustesse nagu rasvumine, diabeet, reumatoidartriit, kõrgenenud vererõhk ning rinna- ja eesnäärmevähk, siis nende puhul on geneetilist tausta märksa raskem selgeks teha. On tulnud ilmsiks, et oma väikese panuse annavad mitmed geneetilised faktorid, mis ühes elustiili ja juhuslikkusega võivad esile kutsuda haiguse. Näiteks on teadlased tuvastanud 39 geneetilist faktorit, mis mõjutavad 2. tüüpi suhkrutõve teket – see on haigus, mida põeb ülemaailmselt 300 miljonit inimest. Peale selle on leitud 100 faktorit, mis on seotud autoimmuunsete haigustega nagu reumatoidartriit ja 1. tüüpi suhkrutõbi, samuti 71 faktorit, mis on seotud soolehaigusega Crohni tõbi. Ühtekokku on neid faktoreid umbes 1000, mis moodustavad geneetilisest üldpanusest alla 10 protsendi.
Lisaks haiguste ennustamisele avab kaardistamine võimaluse vaadata ka teisi näitajaid, näiteks kui pikk on oodatav eluiga, kui atleetiline on inimese lihastüüp, kui tundlik on nahk päikesevalguse suhtes ja millist pikkust on täiskasvanuna oodata.
Meil kõigil on umbes 200 defektset geeni
Tänapäeval keskenduvad teadlased genoomide puhul laias laastus kolmele aspektile: soovitakse mõista rahvastikku, haigusi ja üksikisikut. Kõigi kolme vahel toimub kokkumäng ja kõik kolm mõjutavad üksteist. Võrreldes erinevate etniliste gruppide, nt eestlaste ja hiinlaste genoome, võib leida punkte, milles genoomid üksteisest erinevad ja seeläbi leida need kohad, mis rahvuseid üksteisest eristavad ja iseloomulikuks muudavad.
Samamoodi võib patsientide ja tervete kontrollisikute võrdlemine paljastada, kus täpselt genoomis haiguse põhjus leidub – nii mõistetakse ka muid mõju omavaid faktoreid. Lõpuks on isiklikud genoomid hea võimalus mõista, mis meid igaüht eriliseks teeb ja täita kauaaegse unistuse isiklikult kohandatud, genoomil põhinevast meditsiinist. See on hiigelsuur ülesanne. Kuid suureks eeliseks on see, et terve inimkond on väga tihedas suguluses ja suhteliselt hiljutise rahvastikuplahvatuse tulemus. See tähendab, et kaks juhuslikku inimest jagavad suurt osa oma geneetilisest variandist ning seepärast on võimalik teiste haiguslugudest ja geneetilistest profiilidest väga palju õppida.
“Isiklik genoom pole kasulik mitte ainult üksisiku, vaid terve inimkonna jaoks,” kirjutas hiljuti ajakirjas Science dr. Wang Jun, kes on maailma suurima genoomi kaardistamise keskuse, Hiinas asuva BGI direktor. Teisisõnu saab sellest mitmekordse mõjuga positiivne ring, kus iga uus genoom suurendab kõikide genoomide väärtust.
Raske on ennustada, mida teadlased leiavad, kuid alates genoomi kaardistamisest 10 aastat tagasi on ilmnenud palju üllatusi. Genoomi enda kohta on muu hulgas teada saadud, et ühest küljest on meil teatud arv geene samal tasemel rõngasussiga ja teisest küljest, et 98 protsenti pärilikkuse materjalist, mis pole geenid, mängib väga suurt rolli meie bioloogias, mis suures osas on endiselt saladus. Genoom on osutunud palju keerulisemaks kui keegi oleks osanud kujutleda ja pärilikkuse materjali evolutsiooniline mõistmine on vapustaval moel muutnud meie ettekujutust meist endist kui millestki väga erilisest.
Kes me kui inimesed täpselt oleme saab tulevikus veelgi selgemaks, kuid analüüsid on juba paljastanud, et pilti evolutsiooniliselt optimaalsest genoomist pole olemas. Arvatavalt on meil kõigil 150-200 defektset geenieksemplari.
Üks suurim inimgenoomi kaardistamise motivatsioone on soov elada pikka aega parema tervise juures. Hetkel annab genoom meile väga selge vastuse vaid ühest defektsest geenist põhjustatud haruldaste haiguste korral. Komplekssete haiguste puhul on vastuseks statistiliste tõenäolisuste kogum, millega on raske midagi peale hakata. Geneetiliste riskide tundmise mõte on aga ka õigeaegse ennetamise võimaluses. Genoom võib arsti jaoks diagnoosimisel olla suureks abiks.
Teine sarnane genoomis leiduv potentsiaal on patsiendi jaoks õigete ravimite täpsema määramise võimaluses. Ravimite mõju molekulaarsel tasandil teostub tihti keha valkude läbi, millega need seostuvad. Kui patsiendil on mõnes sellises geenis mutatsioon ja talle kirjutatakse valku sisaldav ravim, ei pruugi see mõjuda, kuna see ei suuda end siduda. “Kõige lubavamad pole mitte riskianalüüsid, vaid geneetilise informatsiooni kasutamine kindlama ja tõhusama ravi teostamiseks,” kirjutab ajakirjas Science USAs asuva Pennsylvania Ülikooli eetik Arthur Caplan.
Suurtes Euroopa ja USA haiglates kasutavad teadlased juba uusi tehnikaid vähisõlmedest pärit genoomide kaardistamiseks. Vähisõlme geene tundes, saab ravi suunata sellele, mille suhtes sõlm kõige tundlikum on. Ning suurel rahvusvahelisel vähigenoomi konsortsiumil (ICGC) on ambitsioonikas plaan kaardistada 50ne eri tüüpi vähi 25 000 vähigenoomi, et see haigus lahti kodeerida.
Arstid leidsid nõela heinakuhjast
Kolmas piirkond, kus genoomi kaardistamisele ennustatakse suurt tulevikku, on lootediagnostika, kus genoom võib aidata varakult avastada kromosoomivigu, pärilikke haigusi, sugu jne. Peale selle paistab, et lootediagnostikat saab teha pelgalt ema vereproovi põhjal. On demonstreeritud, et alates seitsmendast rasedusnädalast leidub veres looterakke, mille pärilikku materjali saab analüüsida. Ka viljatusravis võivad genoomi analüüsid kindlustada, et pärilikke haigusi ei anta edasi. Seda tehakse, analüüsides varajaste embrüote pärilikku materjali ja kindlustades, et emakasse istutatakse vaid normaalne embrüo.
Niisiis võivad genoomi kaardistamisest kasu oodata tavainimesed, vähipatsiendid ja tulevased vanemad. Kuid uutest võimalustest tunnevad suurimat rõõmu need, kes põevad diagnoosimatut haigust. Tihti peavad nad läbima aastatepikkuse kannatusteraja, täis uuringuid, proove ja viibimist haiglas, kus arstid püüavad kuhugi jõuda, kuid jooksevad iga kord ummikusse.
Viimast aastat peeti hiiglaslikuks läbimurdeks, kuna USA teadlased päästsid esimestena maailmas väikese poisi elu tänu tema pärilikkuse materjali kaardistamisele. See oli USAs asuva Wisconsini Meditsiinikolledžis töötav Elisabeth Worthey, kes koos kolleegidega täna 6aastase Nic Volkeri genoomi kaardistas. Alates 2aastaseks saamisest oli ta kannatanud tõsise kõhuhaiguse all ja haigus jätkus isegi pärast 150 korda haiglas viibimist ning 90 tõsist operatsiooni. Lõpuks oli poisi seisund nii kriitiline, et arstid otsustasid proovida midagi täiesti uut ning võtsid ühendust geneetikutega, et paluda neilt geneetilise vea leidmist.
“See oli nagu nõela otsimine heinakuhjast,” rääkis Elisabeth Worthey hiljuti Kopenhaagenis peetud konverentsil Copenhagenomics. Kaardistamisega saadi kiiresti ühele poole ja pärast umbes viie kuu pikkusi analüüse õnnestus tuvastada fataalne viga geenis nimega XIAP. Geeni teati seoses ühe tõsise immuunhaigusega ja õnneks leidus sellele ravi – nimelt luuüdisiirdamine. Pärast operatsiooni 2010. aasta juulis tunneb Nic Volker end hästi, tema verearvud on stabiilsed ja tagasilöökidest pole märkigi. Jonathan Rothbergi sõnul kasutatakse uusi tehnoloogiaid just sellisel viisil. “Minu töö on tehtud siis, kui kaardistatakse iga vastsündinu genoom,” lausub ta ja viitab sellele, et juba tänapäeval võetakse vastsündinutelt paar tilka verd, mida biokeemiliste testidega uuritakse. Täieliku genoomi kaardistamisega saab kontrollida neid samu, aga ka paljusid teisi haigusi. Ülejäänud elu on genoom osa inimese haigusloost, mida arst saab kasutada ravimite soovitamisel ja diagnooside panemisel.
Sooritas pärast genoomitesti tegemist enesetapu
“Näen genoomi osana tavalisest tervishoiusüsteemist, täpselt nagu röntgenpilti, kompuutertomograafiat või magnetresonantstomograafiat,” ütleb Jonathan Rothberg. “Ja nagu röntgenpildigi puhul on meil ühel päeval spetsialist, näiteks geneetika-nõustaja, kes selgitab, kuidas seda informatsiooni kasutada. Nii, nagu oleme välja koolitanud terved põlvkonnad radiolooge, nii koolitame välja ka terved põlvkonnad geneetika-ala nõustajaid,” lõpetab ta.
Rothberg väljendab ennast nii mitte vaid erialastel, vaid ka täiesti isiklikel põhjustel, sest tema nõbu tegi pärast Huntingtoni tõve diagnoosimist enesetapu. Samal ajal, kui isiklik genoom on kiiresti reaalsuseks saamas, on tähtis meeles pidada, et kuigi see võib öelda teatud asju täie kindlusega, on suur enamus jooni, haigusi ja soodumusi paljude faktorite kogum, kus genoom võib tõenäosust vaid suurendada. Teisisõnu on geneetika tööriist ja mitte kristallkuul, mis inimese saatuse igas aspektis kindlaks määrab.
Allikas: www.imelineteadus.ee
