Abstract
A testünk minden sejtjében található DNS. Ennek a DNS-nek egy része megmondja a szervezetnek, hogyan készítsen fehérjéket. Ennek a DNS-nek egy nagy része azonban nem állít elő fehérjét, és egyesek “szemét DNS-nek” nevezik. Egy nemrégiben végzett kutatás kimutatta, hogy a junk DNS egy bizonyos darabjának variációja (az egyének közötti különbségek) növelheti a rák kockázatát. A tudósok az MSR1 ismétlődéseknek nevezett szemét DNS egy fajtáját vizsgálták. Kimutatták, hogy az MSR1 ismétlődések a rákkeltő gének végére tapadtak, “farkakat” alkotva, és hogy a rövidebb farkak növelték a mellrák és a prosztatarák kockázatát. Ez izgalmas felfedezés, mert lehetővé teheti a rák jobb diagnózisát és kezelését.
Testünk minden sejtjében egy hosszú, vékony molekula, a DNS található. A DNS az Ön személyes használati utasítása, és mindent elmond a szervezetének, amit tudnia kell! A DNS határozza meg a szemszínedet, a bőrszínedet, azt, hogy milyen magas vagy, és még azt is, hogy az izmaid jobbak-e a sprintelésben vagy a maratonfutásban. Akárcsak egy valódi használati utasítás, a DNS-ben található utasítások is betűkből álló sorozatban íródnak. A DNS-ben mindössze négy betű van: A, T, G és C. Ezek a betűk együttesen írják le a fehérjékre vonatkozó utasításokat. A fehérjék a sejtek építőkövei. Az agyad, a szíved és az összes többi szerved sok különböző fehérjéből áll. Az egy fehérje előállításához szükséges DNS-betűket “génnek” nevezzük. Ki tudod találni, hány génje van egy embernek?
Több mint 20 000!
Így van, a tested minden sejtjében több mint 20 000 gén található – mindegyik egy másik fehérje utasításait írja le! A gének a kromoszómáknak nevezett struktúrák mentén sorakoznak. A kromoszómák hatalmas DNS-molekulák, amelyeket nagyon szorosan feltekertek, hogy elférjenek a sejtben. Minden emberi sejt 23 pár kromoszómával rendelkezik. Az 1. ábrán láthatod, hogy a DNS, a gének, a kromoszómák és a sejtek hogyan kapcsolódnak egymáshoz.
- 1. ábra – Minden sejtet úgy képzelhetsz el, mint egy könyvtárat.
- A könyvtárban 23 pár könyvespolc van – a sejtben pedig 23 pár kromoszóma. A könyvespolcok polcain könyvek vannak – minden könyv egy-egy gén. A könyvtárban minden könyvből két példány van, mivel a könyvespolcok párban vannak, ne feledd! A könyv belsejében az A, T, C és G betűk sokféle kombinációban szerepelnek, ami megadja az utasítást, hogyan kell egy-egy fehérjét létrehozni.
A gének a fehérjék titkos kódja, ezért néha “kódoló DNS-nek” is nevezik őket. A gének között azonban rengeteg más DNS-betű található, amelyek nem fehérjéket állítanak elő. Ezt “nem kódoló DNS-nek” nevezik, mert nem része a titkos fehérjekódnak. A múltban a tudósok úgy gondolták, hogy a DNS egyetlen fontos része a gének. A nem kódoló részeket “szemét-DNS-nek” nevezték, mert úgy gondolták, hogy szemét! A szemét DNS egy része nagyon ismétlődő, ugyanazt a betűsorozatot ismétli újra és újra – ezt nevezzük ismétlődő DNS-nek. Igen, tudom – a tudósok nem túl fantáziadúsak! Nézd meg a 2. ábrát, hogy lásd, hogyan illeszkedik a szemét-DNS a gének köré.
- 2. ábra – Minden kromoszómán (könyvespolc) rengeteg gén (könyv) található.
- Minden könyv egy fehérje titkos kódját tartalmazza. De a könyvek (gének) nem mind egymás mellett vannak, a könyvek között laza papírlapok vannak. Néha a laza papírlapok a könyv hátuljában vannak – mint egy extra függelék. A papírlapok DNS-betűket tartalmaznak, de nem részei a titkos fehérjekódnak. A papírlapok a “szemét DNS”. A laza papírlapokon lévő szavak némelyike nagyon ismétlődő, például csak azt mondják, hogy CAT újra és újra! Amikor egy betűsorozat újra és újra megismétlődik a genomban, ezt “ismétlődő DNS-nek” neveztük el.”
DNS-variáció
Használta már valaha a tezauruszt? Ez a szótár egy speciális típusa, amely megmondja nekünk azokat a szavakat, amelyeknek ugyanaz vagy hasonló a jelentésük, mint egymásnak. Például rákereshetsz a tezauruszban a “nagy” szóra, és a “nagy, masszív, óriási” szavakat sorolja fel. Azt hiszem, egyetértesz azzal, hogy a következő mondatok mindegyike helyes és azonos jelentésű – még akkor is, ha egy kicsit más szót használnak:
A macska piszkos szőnyegen ült.
A macska piszkos szőnyegen ült.
A macska sáros szőnyegen ült.
A DNS-ben is előfordulhat ugyanez. Emlékszel, hogy azt a betűsorozatot, amely megmondja a szervezetnek, hogyan készítsen egy fehérjét, génnek hívják? Képzeld el, hogy megnézed egy gén betűit sok különböző embernél. A betűk többnyire ugyanazok lennének minden embernél, de időnként egy másik betűt használnának, mintha egy alternatív szót használnának a tezauruszból! Ha például egy szemszín-gént néznél, akkor van egy kék szemű, egy zöld szemű, egy barna szemű és egy szürke szemű változat. Lehet, hogy a betűk kissé eltérőek, de mindegyik a gén helyes változata. Ezeket az apró, normális különbségeket természetes variációnak nevezzük.”
Roncs DNS és a rák
Azonytalan DNS-ben is lehet természetes variáció. Dr. Anna Rose és munkatársai nemrégiben kimutatták, hogy a junk DNS természetes variációja növelheti a rák kockázatát.
A rák olyan betegség, amelyben a szervezet egyes sejtjei irányíthatatlanná válnak. Túl gyorsan osztódnak, és veszélyes csomót, úgynevezett daganatot okoznak. A rák rendkívül gyakori – talán ismersz valakit, aki rákos volt, vagy hallottál már a hírekben rákos betegekről szóló történeteket. A rák a test különböző részeit érintheti. A mellrák általában a nőket érinti, és körülbelül minden nyolcadik nőnek lesz mellrákja valamikor az élete során . A prosztatarák a férfiakat érinti, és ugyanolyan gyakori, mint a mellrák . Tehát, hogyan növeli a szemét DNS természetes variációja az ilyen rákos megbetegedések kockázatát?
A kutatók a szemét DNS egy speciális típusát, az úgynevezett MSR1 ismétlődéseket vizsgálták. Azt találták, hogy az MSR1 ismétlődések csoportjai gyakran nagyon közel találhatók a génekhez. Az egyik ilyen MSR1 klasztert nagyon érdekesnek találták, mert ez a szemét DNS-klaszter valójában egy ismert rákkeltő gén végére ragadt. Ha visszanézzük a 2. ábrát, láthatjuk, hogy a laza papírlapok (junk DNS) a könyvek (gének) között találhatók, vagy a könyv végére dugva, mint egy függelék. Ebben az esetben a laza papírlapok a könyv hátsó lapjain voltak! Az MSR1 ismétlődésekre úgy is gondolhatunk, mint a rákkeltő gén farkára. A tudósok arra voltak kíváncsiak, hogy az MSR1 farka fontos-e.
Az MSR1 ismétlődések sok természetes variációt mutatnak
Először is a kutatók sok különböző embernél megvizsgálták az MSR1 farkát, hogy ellenőrizzék a hossz természetes variációját. És rengeteg ilyet találtak! Az Egyesült Királyságból és Ausztráliából származó embereknél azt látták, hogy a különböző embereknél a nagyon rövid MSR1-faroktól a nagyon hosszú farokig mindenféle volt (3. ábra).
- 3. ábra
- A tudósok megállapították, hogy az MSR1 ismétlődések (kék körök) a rákkeltő gén végén egy farkat képeznek (mint a 2. ábrán a könyv hátlapján lévő, laza papírlapokból álló függelék). Megvizsgálták az MSR1-farkakat az Egyesült Királyságból és Ausztráliából származó emberek egy nagy csoportjánál, és megállapították, hogy a farok hossza természetes variációt mutat. Néhány embernek nagyon rövid volt a farka, míg másoknak nagyon hosszú – és mások valahol a kettő között voltak!
Emlékezzünk arra, hogy a kromoszómák párban vannak, tehát minden embernek minden génből kettő van. Ez azt jelenti, hogy minden embernek két rákkeltő génje van, és két MSR1 farka! Tehát az egyik kromoszómán lehet egy rövid farok – de a másik kromoszómán lehet egy hosszú farok. Másrészt mindkét kromoszómán lehet rövid farok, vagy mindkét kromoszómán lehet hosszú farok.
A tudósok tudták, hogy egy gén farka gyakran fontos szerepet játszik annak szabályozásában, hogy mennyi vagy mennyi fehérje termelődjön az adott génből. Elképzelhetjük, hogy egy génnek van egy vezérlőkapcsolója – amikor a gén “ki van kapcsolva”, nem termelődik fehérje a génből. Ha a gén “be van kapcsolva”, akkor fehérje termelődik. Vagy – pontosabban – a géneket egy villanykapcsolóval lehet szabályozni. A gén nem egyszerűen be vagy ki van kapcsolva, hanem lehet kikapcsolt, gyenge, közepes vagy erős fényű! A tudósok arra gondoltak, hogy talán az MSR1 farka a rákkeltő gén dimmer-kapcsolója. Elvégeztek egy bonyolult kísérletet, amely kimutatta, hogy a rövid farok sokkal több fehérjét termel, mint a hosszú farok. Tehát bebizonyították, hogy az MSR1 farka egy dimmer-kapcsoló – és hogy a hosszú farok a gyenge fényre, a rövid farok pedig a világos fényre való beállítást jelenti (4. ábra).
- 4. ábra – Az MSR1 farka dimmer-kapcsolóként működik a rákkeltő gén számára.
- A rövid farok a kapcsolón a világos fényre való beállítást jelenti, és sok fehérje termelődését okozza. Ezzel szemben a hosszú farok a tompított fény beállítása – ami azt jelenti, hogy nem sok fehérje termelődik a génből.
MSR1 ismétlődik az emlőrákban és a prosztatarákban
A kutatók ezután azon gondolkodtak, hogy ez mit jelenthet a rák esetében. Más tudósok már korábban megállapították, hogy az emlőrák és a prosztatarák daganataiban magas a rákkeltő gén által termelt fehérje szintje . Dr. Rose és munkatársai látták, hogy a rövid farok volt a fényes kapcsoló, és a rákkeltő fehérje magas szintjét termelte (ha szükséges, nézze meg még egyszer a 4. ábrát, hogy emlékeztesse magát erre). Ezért úgy gondolták, hogy ha valakinek a génben a rövid farok van, az a személy ki van téve a mellrák és a prosztatarák kockázatának.
Először a mellrákot vizsgálták. Megvizsgálták az Egyesült Királyságban élő nők egy csoportját, akiknek mellrákjuk volt, és ugyanennyi olyan nőt, akiknek nem volt mellrákjuk. Megmérték az MSR1 farkak hosszát, amelyek a nők mindegyik kromoszómáján a rákkeltő génen voltak (ne feledjük – minden kromoszómából mindenkinek kettő van). Azt találták, hogy az emlőrákos nőknél sokkal nagyobb valószínűséggel volt rövid MSR1-farok. Sőt, matematikával kimutatták, hogy ha valakinek mindkét kromoszómáján rövid a farka, akkor ötször nagyobb a valószínűsége, hogy fiatalon mellrákos lesz. Még ha csak az egyik kromoszómán van rövid farok, akkor is majdnem kétszer nagyobb a mellrák kialakulásának valószínűsége.
A következőkben a prosztatarákot vizsgálták. Ezúttal ausztrál férfiak egy csoportját vizsgálták, akik prosztatarákban szenvedtek, és ugyanennyi prosztatarák nélküli férfit. Ismét azt találták, hogy a rövid farkú MSR1 a férfiakat a prosztatarák kockázatának teszi ki. Kiszámították, hogy a rövid farok mindkét kromoszómán 1,5-szer nagyobb valószínűséggel teszi egy férfit prosztatarákossá.
Mi következik?
Meglehetősen klassz dolog tudni, hogyan szabályozzák a sejtjeinkben lévő DNS-t. A tudósok számára nagyon izgalmas volt felfedezni, hogy az MSR1 ismétlődés úgy működik, mint egy fényerőszabályzó kapcsoló. A gének vezérlésének megértése manapság a tudomány fontos része. De vajon felhasználhatjuk-e ezt arra, hogy segítsünk az embereken? Valószínűleg!
A DNS-ünk nagyrészt ugyanaz a születésünk napjától a halálunk napjáig. Ez azt jelenti, hogy egy tudós megvizsgálhatja az emberek vérét, hogy megtudja, milyen hosszú az MSR1 farkuk, amikor fiatalok. A tudós ezután tudná, hogy mely emberek kromoszómáin vannak rövid farkak, ami megmondaná a tudósnak, hogy mely embereknél nagyobb a mellrák vagy a prosztatarák kockázata. Ez az információ segítene az orvosoknak abban, hogy gondosabban megfigyeljék ezeket az embereket – és remélhetőleg nagyon korán felismerjék a rákot. Ez azt jelenti, hogy a veszélyeztetett emberek sokkal nagyobb eséllyel gyógyulhatnak meg a rákból.
Mindamellett el kell gondolkodnunk minden új genetikai teszt etikáján is – tekintse meg az 1. keretes írást, hogy többet megtudjon az orvosi etikáról, és arról, hogy Dr. Rose maga is elvégezné-e a tesztet!
1. keretes írás. Mi köze az etikának a genetikához?
Az orvosi etika egyfajta filozófia, amely a tudományos kísérletek erkölcsiségét vizsgálja – egyszerűen azt, hogy helyes vagy helytelen-e a kutatás elvégzése. Az orvosi etika különösen fontos az orvostudományban, mivel gyakran kísérletezünk embereken vagy emberektől származó mintákon (például DNS-mintákon). Mielőtt egy tudós lefolytat egy kutatási projektet, engedélyt kell kérnie egy “etikai tanácsnak” nevezett, szakemberekből álló csoporttól, akik mérlegelik, hogy a vizsgálat etikailag helyes-e.
Ebben a kutatási projektben sok embertől származó DNS-mintát használtam – de nem a sajátomat. Nem lenne etikus a saját DNS-mintámat felhasználni. Ez azért kulcsfontosságú, mert a kutatás során valami teljesen váratlan dolgot tudhatunk meg. Mit tennék, ha véletlenül felfedezném, hogy egy gyógyíthatatlan, súlyos betegség génmutációjával rendelkezem? Ezek olyan fontos kérdések, amelyeket az orvosi etika mérlegel.
Mégis a junk DNS farokhosszának vizsgálatát választanám. Ennek az az oka, hogy bár a rák nagyon súlyos betegség, van rá gyógymód. Ha elvégeztetném a tesztet, és kiderülne, hogy magas a kockázatom, jobban fel tudnék készülni a betegségre. Rendszeresebben járnék szűrővizsgálatokra, és ha elkapnám a betegséget, hamarabb kaphatnék kezelést. Ha azonban létezne genetikai teszt egy másik betegségre, amely nem rendelkezik kezeléssel, akkor nem akarnám elvégeztetni ezt a tesztet – számomra ugyanis ez még több aggodalmat okozna mindenféle haszon nélkül. Mit tenne az egyes helyzetekben?
A rák új gyógymódjainak kifejlesztése is lehetséges lenne. Ez a kutatás megmutatta, hogy az MSR1 ismétlődések fontosak a rákban. Így talán a gyógyszerészek képesek lesznek olyan gyógyszert készíteni, amely az MSR1 ismétlődéseket célozza meg. Ez egy újfajta kemoterápia lehetne – egy rákellenes gyógyszer.
A rák elleni küzdelem folytatásában nagyon fontos a rák kialakulásának kockázatát növelő genetikai változások megismerése. Remélhetőleg ez az új felfedezés lehetővé teszi a tudósok és az orvosok számára, hogy hamarabb felismerjék a rákot, és új, továbbfejlesztett kezeléseket készítsenek. És mindezt az úgynevezett “szemét DNS-ből”!
Nem is olyan szemét, mi?
Glosszárium
DNS: Az emberi genetikai kódot alkotó betű, amely lehet A, T, G vagy C.
Fehérje: A test minden sejtjének építőkövei.
Gén: A DNS betűinek összessége, amely egy fehérje előállításának utasítását írja le.
Kromoszóma: A test minden sejtjének belsejében található hatalmas DNS-sorozat.
Nem kódoló DNS: Azok a DNS betűk, amelyek nem részei egy génnek, tehát nem írják ki egy fehérje utasításait.
Genom: Az összes kromoszómán lévő összes DNS teljes halmazának elnevezése.
természetes variáció: Apró különbségek a különböző emberek genetikai kódja között.
Rák: Olyan betegség, amelyben a test egyes sejtjei elszabadulnak, és csomót, daganatot képezve növekednek.
Kémoterápia: Olyan gyógyszer, amely a rákos sejtek ellen küzd.
Interdekütközésre vonatkozó nyilatkozat
A szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezte, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.
Original Source Article
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S. K., Hollands. M., et al. 2018. Az MSR1 ismétlődések modulálják a génexpressziót és befolyásolják az emlő- és prosztatarák kockázatát. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Referencia
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S., Hollands, M., et al. 2018. Az MSR1 ismétlődések modulálják a génexpressziót és befolyásolják az emlő- és prosztatarák kockázatát. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Cancer Research UK Website Statistics. Elérhető az alábbi címen: http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-statistics/risk/lifetime-risk (Hozzáférés: 2018. március 1.).
Kontos, C. K., and Scorilas, A. 2012. Kallikreinnel kapcsolatos peptidázok (KLK-k): új rákbiomarkerek géncsaládja. Clin. Chem. Lab. Med. 50(11):1877–91. doi:10.1515/cclm-2012-0247
