Abstract
Kehosi jokaisen solun sisällä on DNA. Osa tästä DNA:sta kertoo elimistölle, miten proteiineja valmistetaan. Suuri osa tästä DNA:sta ei kuitenkaan tee proteiineja, ja jotkut kutsuvat sitä ”roska-DNA:ksi”. Äskettäinen tutkimus osoitti, että vaihtelu (yksilöiden väliset erot) yhdessä tietyssä roska-DNA:n osassa saattaa lisätä syöpäriskiä. Tutkijat tarkastelivat eräänlaista roska-DNA:ta, jota kutsutaan MSR1-toistoiksi. He osoittivat, että MSR1-toistot juuttuivat syöpää aiheuttavien geenien päihin muodostaen ”häntiä” ja että lyhyemmät hännät lisäsivät rinta- ja eturauhassyövän riskiä. Tämä on jännittävä havainto, koska se saattaa mahdollistaa syövän paremman diagnosoinnin ja hoidon.
Kehomme jokaisen solun sisällä on pitkä, ohut molekyyli nimeltä DNA. DNA on oma henkilökohtainen ohjekirjasi, ja se kertoo kehollesi kaiken, mitä sen tarvitsee tietää! DNA määrittää silmiesi värin, ihonvärisi, kuinka pitkä olet ja jopa sen, ovatko lihaksesi paremmat sprintissä vai maratonin juoksussa. Aivan kuten oikeassa ohjekirjassa, DNA:n ohjeet on kirjoitettu kirjainsarjoilla. DNA:ssa on vain neljä kirjainta – A, T, G ja C. Nämä kirjaimet yhdistetään proteiinien ohjeiden kirjoittamiseksi. Proteiinit ovat solujen rakennusaineita. Aivot, sydän ja kaikki muut elimet koostuvat monista eri proteiineista. Yhden proteiinin valmistamiseen tarvittavia DNA-kirjaimia kutsutaan ”geeniksi”. Arvaatko, kuinka monta geeniä ihmisellä on?
Yli 20 000!
Juuri niin, kehosi jokaisessa solussa on yli 20 000 geeniä – jokainen niistä kirjoittaa ohjeet eri proteiinille! Geenit ovat rivissä kromosomeiksi kutsuttujen rakenteiden varrella. Kromosomit ovat valtavia DNA-molekyylejä, jotka on kääritty todella tiukasti soluun sopiviksi. Jokaisessa ihmisen solussa on 23 kromosomiparia. Voit nähdä, miten DNA, geenit, kromosomit ja solut liittyvät toisiinsa kuvassa 1.
- Kuva 1 – Voit kuvitella jokaisen solun kirjastoksi.
- Kirjastossa on 23 paria kirjahyllyjä – ja solussa on 23 paria kromosomeja. Kirjahyllyjen hyllyillä on kirjoja – jokainen kirja on geeni. Kirjastossa on jokaista kirjaa kaksi kappaletta, koska kirjahyllyt ovat pareittain, muista! Kirjan sisällä on kirjaimia A, T, C ja G monissa yhdistelmissä, jotka antavat ohjeet yhden proteiinin valmistamiseen.
Geenit ovat proteiinien salainen koodi, joten niitä kutsutaan joskus ”koodaavaksi DNA:ksi”. Geenien välissä on kuitenkin paljon muita DNA-kirjaimia, jotka eivät tuota proteiineja. Tätä kutsutaan ”ei-koodaavaksi DNA:ksi”, koska se ei ole osa salaista proteiinikoodia. Aiemmin tutkijat luulivat, että geenit olivat ainoa tärkeä osa DNA:ta. He kutsuivat koodaamattomia osia ”roska-DNA:ksi”, koska he pitivät niitä roskana! Osa roska-DNA:sta on hyvin toistuvaa, ja siinä toistuu sama kirjainsarja yhä uudelleen ja uudelleen – kutsumme tätä toistuvaksi DNA:ksi. Kyllä, tiedän – tiedemiehet eivät ole kovin mielikuvituksellisia! Katso kuviosta 2, miten roska-DNA mahtuu geenien ympärille.
- Kuvio 2 – Jokaisessa kromosomissa (kirjahyllyssä) on paljon geenejä (kirjoja).
- Jokainen kirja sisältää salaisen koodin proteiinia varten. Mutta kirjat (geenit) eivät ole kaikki vierekkäin, vaan kirjojen välissä on irrallisia paperiarkkeja. Joskus irtonaiset paperiarkit ovat kirjan takaosassa – ikään kuin ylimääräisenä liitteenä. Paperiarkit sisältävät DNA-kirjaimia, mutta ne eivät ole osa salaista proteiinikoodia. Paperiarkit ovat ”roska-DNA:ta”. Jotkut irtonaisilla paperiarkkeilla olevista sanoista ovat hyvin toistuvia, esimerkiksi vain sanotaan CAT yhä uudelleen ja uudelleen! Kun kirjainjono toistuu yhä uudelleen ja uudelleen perimässä, kutsuimme tätä ”toistuvaksi DNA:ksi.”
DNA:n variaatio
Oletko koskaan käyttänyt tesaurusta? Se on erityyppinen sanakirja, joka kertoo meille sanoja, joilla on sama tai samankaltainen merkitys kuin toisillaan. Voit esimerkiksi etsiä tesauruksesta sanaa ”iso”, ja se saattaa listata sanat ”suuri, massiivinen, valtava”. Uskon, että olet samaa mieltä siitä, että seuraavat lauseet ovat kaikki oikeita ja niillä on sama merkitys – vaikka niissä käytetäänkin hieman erilaista sanaa:
Kissa istui likaisella matolla.
Kissa istui likaisella matolla.
Kissa istui likaisella matolla.
Kissa istui likaisella matolla.
Samoin kuin DNA:lla voi käydä. Muistatko, että kirjainsarjaa, joka kertoo elimistölle, miten yhtä proteiinia valmistetaan, kutsutaan geeniksi? Kuvittele, että tarkastelet geenin kirjaimia monilla eri ihmisillä. Kirjaimet olisivat enimmäkseen samat jokaisella ihmisellä, mutta toisinaan käytettäisiin eri kirjainta, aivan kuin käyttäisi vaihtoehtoista sanaa tesauruksesta! Jos tarkastelet esimerkiksi silmien värigeeniä, on olemassa yksi versio sinisille silmille, yksi vihreille silmille, yksi ruskeille silmille ja yksi harmaille silmille. Kirjaimet saattavat olla hieman erilaisia, mutta ne ovat kaikki oikeita versioita geenistä. Kutsumme näitä pieniä, normaaleja eroja ”luonnolliseksi variaatioksi.”
Romu-DNA ja syöpä
Romu-DNA:ssakin voi olla luonnollista variaatiota. Hiljattain tohtori Anna Rose kollegoineen osoitti, että roska-DNA:n luonnollinen vaihtelu voi lisätä syöpäriskiä.
Syöpä on sairaus, jossa jotkin elimistön solut joutuvat hallitsemattomiksi. Ne jakautuvat liian nopeasti ja aiheuttavat vaarallisen kyhmyn, jota kutsutaan kasvaimeksi. Syöpä on erittäin yleinen – saatat tuntea jonkun, joka on sairastanut syövän, tai olet ehkä kuullut uutisissa tarinoita syöpäpotilaista. Syöpä voi vaikuttaa kehon eri osiin. Rintasyöpä koskee yleensä naisia, ja noin joka kahdeksas nainen sairastuu rintasyöpään jossain vaiheessa elämäänsä . Eturauhassyöpä vaikuttaa miehiin, ja se on yhtä yleinen kuin rintasyöpä . Miten siis roska-DNA:n luonnollinen vaihtelu lisää riskiäsi sairastua näihin syöpiin?
Tutkijat tarkastelivat yhtä tiettyä roska-DNA:n tyyppiä, jota kutsutaan MSR1-toistoiksi. He havaitsivat, että MSR1-toistojen klustereita löytyi usein hyvin läheltä geenejä. He havaitsivat yhden näistä MSR1-klustereista erittäin mielenkiintoiseksi, koska tämä roska-DNA-klusteri oli itse asiassa kiinni tunnetun syöpää aiheuttavan geenin päässä. Jos katsot uudelleen kuvaa 2, näet, että irtonaiset paperiarkit (roska-DNA) löytyvät kirjojen (geenien) välistä tai kirjan loppuun kätkettyinä kuin liitteenä. Tässä tapauksessa irtonaiset paperiarkit olivat kirjan takasivuilla! Voit ajatella, että MSR1-toistot ovat syöpää aiheuttavan geenin häntä. Tutkijat pohtivat, oliko MSR1:n häntä tärkeä.
MSR1-toistot osoittavat paljon luonnollista vaihtelua
Aluksi tutkijat tarkastelivat MSR1:n häntää monilla eri ihmisillä tarkistaakseen, oliko sen pituudessa luonnollista vaihtelua. Ja he löysivät sitä runsaasti! Isosta-Britanniasta ja Australiasta kotoisin olevilla ihmisillä he havaitsivat, että eri ihmisillä oli kaikkea hyvin lyhyistä MSR1-hännistä hyvin pitkiin häntiin (kuva 3).
- Kuva 3
- Tutkijat havaitsivat, että MSR1-toistot (siniset ympyrät) muodostivat syövän aiheuttajageenin päähän hännän (joka on kuin irtonaisista paperiarkkeista koostuva liite kirjan takakannessa kuvassa 2). He tarkastelivat MSR1:n häntiä suuressa ryhmässä ihmisiä Yhdistyneestä kuningaskunnasta ja Australiasta ja havaitsivat, että hännän pituudessa oli havaittavissa luonnollista vaihtelua. Joillakin ihmisillä oli hyvin lyhyet hännät, kun taas joillakin oli hyvin pitkät hännät – ja toiset olivat jossain siltä väliltä!
Muistakaa, että kromosomit ovat pareittain, joten jokaisella ihmisellä on jokaista geeniä kaksi. Se tarkoittaa, että jokaisella ihmisellä on kaksi syöpää aiheuttavaa geeniä ja kaksi MSR1:n häntää! Yhdessä kromosomissa voi siis olla lyhyt häntä, mutta toisessa kromosomissa voi olla pitkä häntä. Toisaalta molemmissa kromosomeissa voi olla lyhyt häntä, tai molemmissa kromosomeissa voi olla pitkä häntä.
Tutkijat tiesivät, että geenin hännällä on usein tärkeä merkitys sen suhteen, kuinka paljon tai kuinka vähän proteiinia kyseisestä geenistä tuotetaan. Voit kuvitella, että geenissä on ohjauskytkin – kun geeni on ”pois päältä”, geenistä ei tuoteta proteiinia. Kun geeni on ”päällä”, proteiinia tuotetaan. Tai – tarkemmin sanottuna – geenejä voidaan ohjata valon himmenninkytkimellä. Geeni ei ole vain päällä tai pois päältä, vaan se voi olla pois päältä, hämärässä, keskivalossa tai kirkkaassa valossa! Tutkijat ajattelivat, että ehkä MSR1:n pyrstö oli syöpää aiheuttavan geenin himmenninkytkin. He tekivät monimutkaisen kokeen, joka osoitti, että lyhyt häntä tuotti paljon enemmän proteiinia kuin pitkä häntä. He olivat siis todistaneet, että MSR1:n häntä oli himmenninkytkin – ja että pitkä häntä oli hämäräasetus, mutta lyhyt häntä oli kirkasvaloasetus (kuva 4).
- Kuva 4 – MSR1:n häntä toimii himmenninkytkimenä syöpää aiheuttavalle geenille.
- Lyhyt häntä on kytkimen kirkasvaloasetus, ja se saa aikaan sen, että proteiinia syntyy paljon. Vastaavasti pitkä häntä on hämärävaloasetus – mikä tarkoittaa, että geenistä ei tuoteta paljon proteiinia.
MSR1 toistuu rintasyövässä ja eturauhassyövässä
Seuraavaksi tutkijat pohtivat, mitä tämä voisi tarkoittaa syövän kannalta. Muut tutkijat olivat jo havainneet, että rintasyöpä- ja eturauhassyöpäkasvaimissa oli runsaasti syöpää aiheuttavan geenin tuottamaa proteiinia . Tohtori Rose ja hänen kollegansa olivat nähneet, että lyhyt häntä oli kirkasvalokytkin ja tuotti suuria määriä syöpää aiheuttavaa proteiinia (katsokaa vielä kerran kuvaa 4 muistuttaaksenne itseänne tästä, jos on tarpeen). Niinpä he ajattelivat, että jos henkilöllä on geenissä lyhyt häntä, hänellä saattaa olla riski sairastua rintasyöpään ja eturauhassyöpään.
Aluksi he tutkivat rintasyöpää. He tutkivat ryhmää brittiläisiä naisia, joilla oli rintasyöpä, ja samaa määrää naisia, joilla ei ollut rintasyöpää. He mittasivat MSR1-hännän pituuden, joka naisilla oli syöpää aiheuttavan geenin kummassakin kromosomissaan (muistakaa – jokaisella on kaksi kutakin kromosomia). He havaitsivat, että rintasyöpää sairastavilla naisilla oli paljon todennäköisemmin lyhyet MSR1-geenin hännät. Itse asiassa he osoittivat matematiikan avulla, että jos henkilöllä on lyhyt häntä molemmissa kromosomeissa, hän sairastuu viisi kertaa todennäköisemmin rintasyöpään nuorena. Jopa lyhyt häntä vain toisessa kromosomissa tekee rintasyövästä lähes kaksi kertaa todennäköisemmän.
Seuraavaksi he tutkivat eturauhassyöpää. Tällä kertaa he tutkivat ryhmää australialaisia miehiä, joilla oli eturauhassyöpä, ja samaa määrää miehiä, joilla ei ollut eturauhassyöpää. Jälleen he havaitsivat, että lyhythäntäinen MSR1 altisti miehet eturauhassyövän riskille. He laskivat, että lyhyt häntä molemmissa kromosomeissa teki miehestä 1,5-kertaisesti todennäköisemmän sairastua eturauhassyöpään.
Mitä seuraavaksi?
On aika siistiä tietää, miten solujemme DNA:ta hallitaan. Tutkijoille oli hyvin jännittävää havaita, että MSR1-toisto toimi kuin himmentimen kytkin. Sen ymmärtäminen, miten geenejä ohjataan, on nykyään tärkeä osa tiedettä. Mutta voimmeko käyttää sitä ihmisten auttamiseen? Todennäköisesti!
DNA:si on pitkälti samanlainen syntymäpäivästä kuolemaasi saakka. Tämä tarkoittaa, että tiedemies voisi testata ihmisten verta saadakseen selville, kuinka pitkä heidän MSR1-häntänsä on, kun he ovat nuoria. Tutkija tietäisi sitten, millä ihmisillä on lyhyet hännät kromosomeissaan, mikä kertoisi tutkijalle, millä ihmisillä on suurempi riski sairastua rintasyöpään tai eturauhassyöpään. Tämä tieto auttaa lääkäreitä seuraamaan näitä ihmisiä tarkemmin – ja toivottavasti havaitsemaan mahdolliset syövät hyvin varhaisessa vaiheessa. Näin riskiryhmään kuuluvilla ihmisillä on paljon paremmat mahdollisuudet parantua syövästä.
Meidän on kuitenkin myös pohdittava minkä tahansa uuden geenitestin eettisyyttä – katso laatikosta 1 lisää lääketieteellisestä etiikasta ja siitä, tekisikö tohtori Rose itse testin!
Laatikko 1. Mitä tekemistä etiikalla on genetiikan kanssa?
Lääketieteellinen etiikka on eräänlainen filosofian laji, jossa tarkastellaan tieteellisten kokeiden moraalia – yksinkertaisesti sitä, onko tutkimuksen tekeminen oikein vai väärin. Lääketieteellinen etiikka on erityisen tärkeää lääketieteellisessä tieteessä, koska teemme usein kokeita ihmisillä tai ihmisistä otetuilla näytteillä (kuten DNA-näytteillä). Ennen kuin tutkija toteuttaa tutkimushankkeen, hänen on saatava lupa asiantuntijaryhmältä, jota kutsutaan ”eettiseksi toimikunnaksi” ja joka harkitsee, onko tutkimus eettisesti oikein.
Tässä tutkimushankkeessa käytin monien ihmisten DNA-näytteitä – mutta en omiani. Ei olisi eettistä käyttää omaa DNA-näytettäni. Tämä on ratkaisevan tärkeää, koska tutkimusta tehdessämme voimme oppia jotain täysin odottamatonta. Mitä tekisin, jos saisin sattumalta selville, että minulla on parantumattoman, vakavan sairauden geenimutaatio? Tällaisia tärkeitä kysymyksiä lääketieteellisessä etiikassa pohditaan.
Vaikka valitsisin testin junk-DNA:n hännän pituuden määrittämiseksi. Tämä johtuu siitä, että vaikka syöpä on hyvin vakava sairaus, siihen on olemassa parannuskeino. Jos tekisin testin ja saisin selville, että minulla on suuri riski, voisin varautua sairauteen paremmin. Käyisin seulonnoissa säännöllisemmin, ja jos sairastuisin tautiin, voisin saada hoitoa aikaisemmin. Jos kuitenkin olisi olemassa geenitesti erilaista sairautta varten, johon ei ole hoitoa, en haluaisi tehdä kyseistä testiä – se aiheuttaisi minulle lisää huolta ilman hyötyä. Mitä tekisit kussakin tilanteessa?
Voi myös olla mahdollista tehdä uusia hoitoja syöpään. Tämä tutkimus osoitti meille, että MSR1-toistot ovat tärkeitä syövässä. Joten ehkä farmaseutit pystyvät tekemään lääkkeen, joka kohdistuu MSR1-toistoihin. Tämä voisi olla uudenlaista kemoterapiaa – syöpää vastaan taistelevaa lääkettä.
Syövän sairastumisriskiä lisäävien geneettisten muutosten ymmärtäminen on todella tärkeää syövän torjunnan jatkamisessa. Toivottavasti tämä uusi löydös antaa tutkijoille ja lääkäreille mahdollisuuden havaita syöpä nopeammin ja tehdä uusia ja parempia hoitoja. Ja kaikki tämä on peräisin niin sanotusta ”roska-DNA:sta”!
Ei sittenkään niin roskaa, vai mitä?
Sanasto
DNA: Kirjain, joka muodostaa ihmisen geneettisen koodin, se voi olla A, T, G tai C.
Proteiini: Kehosi jokaisen solun rakennusaineita.
geeni: DNA:n kirjainsarja, joka kirjoittaa ohjeen yhden proteiinin valmistamiseksi.
Kromosomi: Massiivinen DNA-jakso, joka on kehon jokaisen solun sisällä.
Non-coding DNA: DNA:n kirjaimet, jotka eivät ole osa geeniä, joten ne eivät kirjoita ohjeita proteiinille.
Genomi: Nimitys kaikkien kromosomien koko DNA:n kokonaisuudelle.
Luonnollinen variaatio: Pieniä eroja eri ihmisten geneettisen koodin välillä.
Syöpä: Sairaus, jossa jotkin elimistön solut ovat riistäytyneet hallinnasta ja kasvavat muodostaen kyhmyn eli kasvaimen.
Kemoterapia: Lääke, joka taistelee syöpäsoluja vastaan.
Irintaristiriitaa koskeva lausunto
Tekijä vakuuttaa, että tutkimus tehtiin ilman kaupallisia tai taloudellisia suhteita, jotka voitaisiin tulkita mahdolliseksi eturistiriidaksi.
Original Source Article
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S. K., Hollands. M., et al. 2018. MSR1-toistot moduloivat geeniekspressiota ja vaikuttavat rinta- ja eturauhassyövän riskiin. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
viite
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S., Hollands, M., et al. 2018. MSR1-toistot moduloivat geeniekspressiota ja vaikuttavat rinta- ja eturauhassyövän riskiin. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Cancer Research UK Website Statistics. Saatavilla osoitteessa: http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-statistics/risk/lifetime-risk (Viitattu: 1.3.2018).
Kontos, C. K., and Scorilas, A. 2012. Kallikreiiniin liittyvät peptidaasit (KLK:t): uudenlaisten syöpäbiomarkkereiden geeniperhe. Clin. Chem. Lab. Med. 50(11):1877–91. doi:10.1515/cclm-2012-0247
