Agnieszka Drotkiewicz: Jednym z wiosennych tematów „Przekroju” jest bocian. Pomyślałam, że to dobry pretekst, żeby porozmawiać o genetyce.
Prof. Ewa Bartnik: Kiedy moja córka była mała i czytałam jej opowieść o Dumbo, który został przyniesiony przez bociana, ona zapytała: „Czy mamusia nie mogła go urodzić?”. Wniosek jest taki, że motyw bociana w bajkach dla 4- czy 5-letnich dzieci bywa przeterminowany (śmiech). Zresztą nawet jeśli bocian ma przynieść dzieci, to wciąż nie wiadomo, dlaczego one są podobne do rodziców – od tego jest genetyka.
Genetyka jest młodą dziedziną naukową, o bardzo dynamicznym wzroście. Ten wzrost przypada na czas Pani aktywności naukowej. W jednym z wywiadów przyznała Pani: „Nie uczę moich studentów w zasadzie niczego z rzeczy, których sama uczyłam się na studiach”.
Miałam szczęście. Kiedy odkryto strukturę naszego materiału genetycznego, czyli DNA (w 1953 r.), jeszcze nie interesowałam się genetyką, ale poza tym olbrzymia większość sztandarowych odkryć odbywała się na moich oczach. Spójrzmy wstecz – od dawna ludzie widzieli, że dzieci są podobne do rodziców, co więcej, nie znając podstaw teoretycznych, potrafili wykorzystywać genetykę: rasy koni, psów, gatunki roślin to wszystko efekt naszego majsterkowania w genach. Wtedy nikt nie wiedział, że to są geny, ale ktoś, komu podobały się szorstkowłose psy, zaczynał je hodować. O istnieniu genów wiemy od czasów Gregora Mendla, czyli od XIX w. Pomiędzy Mendlem a odkryciem struktury DNA postęp w genetyce był powolny, natomiast od lat 60. XX w. postęp genetyki galopuje.
zdjęcie: Ousa Chea/Unsplash
Co się wydarzyło w latach 60.?
Pierwsza rzecz to odkrycie faktu, że w DNA zapisane są za pomocą kolejności czterech literek (ACGT) informacje o białkach, które tworzą żywe organizmy. Druga sprawa to genetyka medyczna. Kiedy się nią zainteresowałam w latach 60., książka na ten temat składała się z koszmarnych zdjęć – sześciopalczasta ręka była chyba najbardziej estetyczna, wszystko inne było dużo gorsze. Ustalono wtedy opisy pewnych chorób, rodowody rodzin, w których one występowały. Zaczęto też analizować nasze chromosomy: mamy 23 pary chromosomów – 23 od matki, 23 od ojca. Nauczono się je barwić, sortować, zrozumiano także, że jeśli liczba chromosomów nie jest równa 46, to oznacza zaburzenia, zaczęto rozumieć, na czym te zaburzenia polegają.
W połowie lat 70. zaistniała inżynieria genetyczna. Bardzo upraszczając – okazało się, że można wziąć gen z człowieka (czy z myszy), namnożyć go w bakterii i zanalizować, jak wygląda.
Kolejna rzecz, bardzo praktyczna, z której mało kto chyba zdaje sobie sprawę – nauczyliśmy się korzystać z bakterii przy produkcji ludzkich hormonów, takich jak insulina czy hormon wzrostu, z drożdży zaś przy produkowaniu szczepionki przeciwko żółtaczce. Było to bardzo istotne i korzyści z tego były ogromne, bo jeszcze na początku lat 70. hormon wzrostu uzyskiwano z ludzkich przysadek, a wtedy przy okazji można było zakazić pacjenta.
Były to przysadki mózgów nieboszczyków?
Tak. O ile insulinę można uzyskiwać z trzustek bydlęcych czy świńskich, o tyle hormon wzrostu musi być z naszego gatunku – hormon wzrostu krowy nie byłby adekwatny. Na początku lat 80. zaczęto myśleć o ustaleniu sekwencji nukleotydów w całym ludzkim DNA. Projekt zakładał poznanie genomu ludzkiego, co może nie do końca pozwoliło nam zrozumieć, jak działamy, ale dało zapis, na którym można pracować.
Następnym przełomowym momentem było coś, co większość biologów molekularnych, którzy czytali Lema, uważa za „wzmacniacz nieprawdopodobieństwa”. Technika ta, zwana PCR, za którą przyznano Nagrodę Nobla, pozwala z maciupeńkiej ilości DNA uzyskać tyle materiału, że byliśmy w stanie przeanalizować całe DNA neandertalczyka, pozostałości którego były prawie żadne. Dzięki tej technice ruszyły do przodu medycyna sądowa i diagnostyka medyczna. Wiele z odkryć, o których mówię, dostało jedną lub więcej Nagród Nobla – z medycyny, fizjologii albo chemii.
Ostatnio głośna stała się metoda CRISPR/Cas. Na czym ona polega?
Na możliwości zmiany DNA – naszego, zwierząt czy roślin – za pomocą bardzo precyzyjnej pary „nożyczek”. Jest to niesamowite osiągnięcie. Może nie tyle naukowe, ile techniczne. Istnieje już odmiana świń, która powstała dzięki metodzie CRISPR. Z komórki świni – za pomocą tych „nożyczek” – wycięto z DNA 50 śpiących tam wirusów (powstało 100 cięć, które musiały być precyzyjnie zaszyte!). Następnie komórkę tę użyto do uzyskania klonu w stylu owcy Dolly, czyli wyjęto jądro komórkowe, wsadzono je do komórki jajowej świni i uzyskano świnie pozbawione wirusów. To jest metoda, która w przyszłości – wcale nie aż takiej odległej – może się nam przydać, choćby do zrozumienia tego, co trzeba podawać pacjentowi, żeby nie odrzucił przeszczepu, w jaki sposób (w miarę możliwości) nie stłamsić jego układu odpornościowego.
Technika CRISPR daje ogromne możliwości pozyskiwania szczepów roślin uprawnych i jadalnych. Można korzystać z niej także, aby modyfikować komórki w celu zwalczania nowotworów.
Bardzo skrótowo: pewne geny się wycina, inne geny się wprowadza, aby ułatwić ludziom dawanie sobie rady z nowotworami.
Robi się to w białych krwinkach pacjenta. Sukcesy są mieszane – dopiero rozstrzyga się, dlaczego część pacjentów dosłownie wstaje i zdrowieje, a część bardzo źle reaguje. Jednak już ta część, która zdrowieje, to duże osiągnięcie.
zdjęcie: chuttersnap/Unsplash
Pod koniec zeszłego roku sensację wzbudziły doniesienia z Chin o bliźniaczkach zmodyfikowanych genetycznie przez He Jiankui.
To wydarzenie o charakterze skandalu. W Polsce nie było o tym aż tak głośno, ale zachodnia prasa huczała. Chiński biotechnolog dr He Jiankui ogłosił w listopadzie 2018 r., podczas drugiej światowej konferencji dotyczącej techniki CRISPR/Cas, że urodziły się dwie dziewczynki, które zmodyfikował genetycznie, kiedy były jeszcze w stadium wczesnego zarodka. Ojciec tych bliźniaczek był nosicielem wirusa HIV, He zaczął więc swoją prezentację od słów, że AIDS jest straszną plagą i należy coś z tym zrobić. Co on zrobił? Otóż istnieje pewna zmiana w DNA niektórych ludzi powodująca, że są bardzo oporni na zakażenie wirusem HIV. Kiedy wirus widzi to zmienione białko na powierzchni białych krwinek, nie podoba mu się to i nie wchodzi w nie. Ale sztuczne wprowadzenie takiej zmiany do DNA człowieka to niekoniecznie świetny pomysł.
Dlaczego?
Bardzo dużo zmian w naszym DNA współistnieje, jak gdyby historycznie ze swoim tłem genetycznym. Wprowadzona zmiana wpływa nie tylko na ten wirus HIV – także na całe spektrum innych rzeczy. Istnieje różnica pomiędzy tym, kiedy człowiek przychodzi na świat z danym zestawem genów a pomiędzy tym, kiedy zmienimy mu jeden z genów.
Poza tym wydaje mi się, że He źle wybrał chorobę. Gdyby to zdarzyło się w latach 80., kiedy zachorowanie na AIDS stanowiło stuprocentowy wyrok, byłoby to coś zupełnie innego. Dziś jest to choroba, z którą można żyć i o zapobieganiu której wiemy bardzo dużo.
To, co zrobił He, wywołało ogromny szok, tym bardziej że nie jest jasne, kto jego działania finansował i kto rzecz wykonał. He nie jest lekarzem, określa się jako biolog molekularny, mógł pracować z genami, ale to nie on pobierał komórki jajowe, prowadził ciążę, przyjmował porody.
W połowie marca 2019 r. była Pani w Genewie, gdzie Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) powołała ciało, które ma się zająć ustalaniem reguł dotyczących stosowania metod CRISPR/Cas.
Została powołana 18-osobowa komisja (tworzą ją lekarze, filozofowie, prawnicy, genetycy i jeden pisarz futurolog) o bardzo długiej nazwie, która ma 18–24 miesięcy na zaproponowanie działań, by taka sytuacja jak z doktorem He nie powtórzyła się. Wysłuchaliśmy różnych prezentacji o naukowych aspektach CRISPR, o tym, czy istnieją już jakieś przepisy, które można byłoby zastosować. Właściwie jedyna rzecz, która dotąd wynikła z naszych dwudniowych obrad, to sugestia utworzenia rejestru, do którego obowiązkowo trzeba będzie zgłaszać badania dotyczące ludzi z wykorzystaniem CRISPR/Cas. Dyskutowane jest i doprecyzowywane, jak to miałoby wyglądać i co obejmować. Od naszego zebrania nie minęły jeszcze dwa tygodnie, więc myślę, że nic bardziej dokładnego teraz nie jestem w stanie powiedzieć.
Istnieją już inne sugestie. Jedną z nich jest dobrowolne 5-letnie moratorium i wycofanie się z niego, wymagałoby dyskusji w danym kraju i notyfikacji, że dany kraj ma się wycofać z moratorium. Problem w tym, że nie jest jasne, co można robić, jeśli ktoś nie będzie się chciał stosować do obowiązujących przepisów (gdy one powstaną). Tak jak było z bliźniętami, które urodziły się w 2018 r. w Chinach, czy w przypadku chłopca z podmienionymi mitochondriami, który urodził się dwa lata wcześniej w Meksyku.
Pani specjalnością badawczą są choroby mitochondrialne. Jak można z nimi walczyć, korzystając z genetyki?
Mitochondria mają własne DNA i dziedziczone są tylko po matce. Jeżeli kobieta ma defekt w swoim mitochondrialnym DNA (choroby te głównie dotyczą układu nerwowego i mięśni), wtedy bardzo trudno przewidzieć, w jakim stopniu będzie on przekazany jej dzieciom. Co można zrobić, aby choroby mitochondrialne nie były przekazywane? Bierze się komórkę jajową matki i komórkę jajową dawczyni, która ma zdrowe mitochondria. Usuwa się jądro z komórki dawczyni, wprowadza się tam jądro z komórki jajowej chorej kobiety – a dalej prowadzi się zapłodnienie in vitro i ciążę. Dwa lata temu w Meksyku dzięki temu urodził się chłopiec. Badania wskazywały, że miał bardzo niski procent defektywnych mitochondriów (jakaś część mitochondriów przedostała się wraz z jądrem komórkowym matki).
zdjęcie: Hans Reniers/Unsplash
Czy wizja „designer babies” – dzieci, które można za pomocą zmian genetycznych zaprojektować tak, żeby były odporne na ból, inteligentne, szczupłe – może stać się realna?
Na ogromne szczęście natura jest radośnie złośliwa – zmiany pojedynczych genów mogą wpłynąć na inne geny, zależności są niezbadane. Podczas studiów wyobrażaliśmy sobie geny jak w tym wierszyku Juliana Tuwima: „Murarz domy buduje/Krawiec szyje ubrania”. Tymczasem gen produkuje często więcej niż jedno białko – te białka zaś oddziałują ze sobą. W związku z tym białko, które wpływa na kolor skóry, może wpływać też na coś innego. Bywa, że podczas szukania genów związanych z cukrzycą, otyłością, ze wzrostem, wychodzą te same geny. Jeśli zmienilibyśmy gen, który wpływa na metabolizm, bo chcemy być piękni i smukli, możemy też wpłynąć na inne rzeczy. Tak jak ze zmodyfikowaną genetycznie, wybitnie inteligentną myszką, która była bardzo wrażliwa na ból. Nie jesteśmy w stanie sobie wyobrazić efektów manipulacji w naszych genach. Na szczęście!
Potrafię jednak wyobrazić sobie ambitnych rodziców ustawiających się w kolejkach…
Szarlataneria genetyczna jest bardzo rozpowszechniona. Często widzę w Internecie reklamy testów genetycznych: na optymalną dietę, optymalny sport, najlepszy krem do twarzy. Straszne bzdury! Natomiast zawsze warto wykonywać badania genetyczne, które zaleci lekarz, bo można się dowiedzieć o chorobach i przygotować do leczenia lub uspokoić się, gdy dowiemy się, że nic złego z nami się nie dzieje.
Ewa Bartnik:
Genetyczka, profesorka w Instytucie Genetyki i Biotechnologii Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Zajmuje się badaniami chorób mitochondrialnych. Popularyzatorka nauki, uhonorowana nagrodą Polskiego Towarzystwa Genetycznego i nagrodą Polskiego Stowarzyszenia Dziennikarzy Naukowych. Stypendystka Fundacji Alexandra von Humboldta w Kolonii w latach 1986–1988. W latach 2010–2017 była członkiem International Bioethics Committee UNESCO, od 2015 r. jest członkiem Komitetu Bioetyki przy Prezydium PAN. Autorka ponad stu publikacji naukowych.
Czytaj również:
