DEMONTAREA PARADIGMEI EREDITATII

2007 anul miracolelor (fragment)

       de Lee Silver (16.10.2007)

    Mai sunt cateva luni pana la sfarsitul anului, dar e deja clar ca 2007 este ''annus mirabilis'': cativa oameni de stiinta din avangarda cercetarii medicale spun acum deschis ca notiunea mendeliana de gena, ca baza a ereditatii, e pura fictiune: firmele de medicamente incep, prin urmare, sa se replieze.

   1905 a fost un “annus mirabilis”, sau un an al miracolelor, un moment istoric rar, in care sclipiri de intuitie au facut ca fizica sa se indrepte, dintr-o data, in directii noi. A fost anul in care Albert Einstein a prezentat patru lucrari care au intors pe dos intelepciunea conventionala despre cum functioneaza universul, de la taramul infinitezimal al atomilor pana la vastele intinderi ale spatiului. De-a lungul urmatoarelor decenii, Einstein si o mana de alti cativa fizicieni de geniu au modelat secolul al XX-lea, punand temelia pentru realizarile tehnologice care aveau sa urmeze.

   Un secol mai tarziu, 2007 se contureaza a fi un alt “annus mirabilis”. De data asta biologia este domeniul transformarilor, iar ideile care sunt pe cale de a fi demontate sunt vechile notiuni despre gene si despre mostenirile genetice.

DOGMELE SECOLULUI AL XX-LEA, SPULBERATE.

   Inca din 1900, cand cercetarile lui Gregor Mendel pe mazare si mostenirea genetica au fost redescoperite, oamenii de stiinta au privit gena ca fiind unitatea de baza a ereditatii (la fel cum atomul era considerat piatra de temelie a fizicii pre-Einstein). Descoperirea dublului helix de ADN ca purtator al informatiilor ereditare de catre Crick si Watson nu a deranjat prea mult status-quoul. Dar, in ultimele luni, o furtuna de tehnologii noi si cercetari au spulberat dogmele secolului al XX-lea. Notiunea mendeliana de gena ca unitate de baza a ereditatii, isi dau seama acum oamenii de stiinta, e pura fictiune. Ce ii ia locul? Multi cercetatori cred acum ca ereditatea este rezultatul unei interactiuni incredibil de complexe intre componentele de baza ale genomului, risipite printre gene diferite si chiar si printre vastele portiuni de “ADN inutil”, despre care se credea odata ca nu are nici un scop. Biologia a evoluat in aceasta directie ani intregi, dar unele piese importante ale puzzle-ului si-au gasit locul abia acum. Odata ce oamenii de stiinta au abandonat preconceptiile despre gene si au inceput sa studieze mai degraba “literele” ADN-ului din genomul  individual, cele patru baze: A, C, T si G, au inceput, imediat, sa descopere legaturi de tip cauza-efect pentru  nenumarate boli si trasaturi umane.

UN TORENT DE DESCOPERIRI.

   Rezultatul acestei in aparenta modeste descoperiri conceptuale a fost un torent de noi descoperiri. In cinci luni, din aprilie pana in august, geneticienii de la Harvard/ MIT Broad Institute, fondat de Eric Lander, de la deCODE Genetics din Islanda, intemeiat de Kari Stefansson, si de la alte cateva institutii au publicat lucrari in care sugerau ca solutia pentru o intelegere mai buna a genomului se afla acum la indemana noastra. Acesti cercetatori au identificat anumite alterari in secventa ADN-ului care joaca roluri cauzale pentru o lunga serie de boli obisnuite, inclusiv diabetul de tip 1 si 2, schizofrenia, boala bipolara, glaucomul, artrita reumatoida, hipertensiunea, sindromul picioarelor nelinistite, riscul de a dezvolta piatra la rinichi, lupusul, scleroza in placi, bolile coronariene, cancerul de col, prostata si de san, ritmul in care virusul HIV evolueaza spre SIDA. Spre deosebire de atat de multe alte descoperiri legate de “gene” ale diverselor boli, aceste noi descoperiri pot fi replicate si validate. “Cursa de a descoperi gene care cauzeaza anumite boli a ajuns la apogeu”, scria prestigioasa publicatie de stiinta din Anglia, “Nature”. Colegii americani de la “Science” intareau aceasta afirmatie: “Dupa ani intregi in care au urmarit piste false, vanatorii de gene simt ca in sfarsit si au incoltit prada. Se grabesc, dupa ce in prima vara aceasta au descoperit, cu mai multe ocazii, ca o noua strategie le permite sa identifice variatiile genetice care se afla in spatele unor boli obisnuite”. Faptul ca doua publicatii stiintifice de top ale lumii inca folosesc vechiul limbaj al “genelor” pentru a descrie aceste descoperiri demonstreaza cat de noua este, de fapt, “noua gandire”.

IN ASTEPTAREA REVOLUTIEI.

   Aceste descoperiri sunt doar un preludiu la ceea ce se contureaza a fi o adevarata revolutie conceptuala si tehnologica. La fel cum fizica a socat lumea in secolul al XX-lea, acum este clar ca asa-numitele “stiinte ale vietii” vor zgudui lumea in secolul al XXI-lea. In cativa ani, medicul ar putea sa faca o analiza pe computer a genomului dvs. pentru a obtine un profil detaliat al perspectivelor starii dvs. de sanatate. Asta inseamna mai mult decat niste simple previziuni. O noua tehnologie, numita “interferenta ARN” (ARN interference), le poate si ea permite medicilor sa constate cum “se exprima” ADN-ul dvs., ajutandu-va astfel sa evitati anumite potentiale riscuri pentru sanatate. Multe boli obisnuite care au afectat oamenii epoci intregi, afectiuni neurologice devastatoare precum Alzheimer, Parkinson, cancerul si bolile de inima, ar putea fi eradicate. Daca asta vi se pare scandalos de optimist, merita mentionat ca la fel li se parea si generatiilor trecute promisiunea de a eradica variola si poliomielita.

PREMISELE BIO-REVOLUTIEI.

    De ce se intampla toate astea in 2007? Ce s-a schimbat de anul trecut pana acum? Pentru a raspunde la aceste intrebari trebuie sa mergem in urma si sa vedem cum cercetatorii din domeniul biomedicinei au incercat sa lege cauzele bolilor de gene singulare si, in ciuda unor succese initiale, sau lovit de un zid.

Intre timp, s-a intamplat ca o mana de oameni de stiinta mai degraba renegati de comunitatea stiintifica sa dezvolte, urmarindu-si propriile proiecte de suflet, exact acele instrumente intelectuale capabile sa sparga zidul. Biologii care au facut asta sunt acum liderii noii revolutii care se petrece in stiinta biomedicala.   

   Semintele noii noastre puteri de intelegere au fost semanate intai in anii `60, cand specialistii in biologie moleculara au inteles cum este organizata, administrata si reprodusa informatia genetica la bacteriile unicelulare. In cazul bacteriilor, o gena este un segment separat de ADN ce contine codul care ii spune celulei cum sa produca un anumit tip de proteina. Genele bacteriei sunt aranjate intr-o singura molecula de ADN, una dupa alta, cu spatii foarte mici intre ele. Din moment ce toate organismele au ADN si functioneaza, in esenta, dupa aceeasi biochimie, oamenii de stiinta au presupus ca un genom uman arata ca o versiune marita a celui de bacterie. Indicii ca e ceva in neregula au venit repede, odata cu dezvoltarea metodelor de fragmentare a ADN-ului din anii `70. Primul rezultat surprinzator a fost ca genele reprezentau numai 2% din genomul uman, restul ADN-ului nu parea sa aiba nici un scop. Biologii Philip Sharp si Richard Roberts au inrautatit lucrurile cu o descoperire care le-a adus Premiul Nobel in 1993. Daca gena este unitatea de baza a ereditatii, ADN-ul necesar pentru a produce orice tip de proteina ar trebui sa fie continut in gena sa corespondenta. Dar Sharp si Roberts au descoperit ca ADN-ul care produce proteinele individuale e deseori divizat si imprastiat in tot genomul.

   Oamenii de stiinta isi permiteau sa ignore aceste semnale pentru ca pareau sa faca progrese. Prin combinarea noilor instrumente de segmentare a ADN-ului cu studii despre bolile mostenite in familiile numeroase, geneticienii au identificat vinovatii genetici pentru fibroza chistica, maladia lui Huntington, distrofia muscular Duchenne si multe alte boli. Fiecare dintre aceste boli “all or none” este cauzata de o mutatie a unei sectiuni singulare de codare a proteinelor din cadrul ADNului. Din pacate, putine boli pot fi intelese atat de usor. In special cercetarile in domeniul bazelor genetice ale bolilor obisnuite, care afecteaza numeroase persoane in varsta, au ramas fara rezultate.

MASINA DE CITIT ADN-UL.

   In timpul acestei perioade de relativ calm, un fizician vizionar pe nume Leroy Hood, care lucreaza acum la Institute for Systems Biology din Seattle, devenea tot mai nelinistit. Genetica, recunostea el, era inca o industrie de atelier, dominata de profesori universitari finantati de guvern, care conduceau fiecare un grup mic de studenti si tehnicieni pentru a studia o gena izolata. Dupa ritmul lent in care asemenea cercetari avansau, ar fi fost nevoie de 100.000 de ani de eforturi concertate pentru a descifra un singur genom uman complet.

   Hood s-a gandit ca e absurd ca geneticienii isi petreceau aproape tot timpul lor de laborator repetand intruna teste mecanice si chimice inselatoare. In acelasi timp, el a intrezarit implicatiile profunde ale unui fapt fundamental: in vreme ce si cel mai primitiv organism este atat de complicat, structurile primare ale celor mai complicate parti - ADN-ul si proteinele- sunt foarte simple. Alfabetul ADN-ului contine numai cele patru baze chimice A, C, G si T, iar proteinele sunt alcatuite din numai 21 de aminoacizi. Hood a inteles ca aceasta simplitate ar putea crea posibilitatea ca robotii si computerele sa scrie si sa citeasca ADNul si proteinele mult mai repede, mai bine si mai ieftin decat oamenii. Restul comunitatii biomedicale a respins ideea ca robotii ar putea analiza ceva atat de complex precum un sistem viu. Si, in orice caz, nici un genetician practician nu avea capacitatea de a concepe asemenea masini. Nereusind sa obtina finantare guvernamentala, Hood a facut rost de fonduri private pentru a aduce laolalta zeci de oameni de stiinta, ingineri si programatori (o echipa mult mai mare si mai diversa decat oricare alta din domeniul geneticii).  

   S-au apucat sa inventeze prima generatie de masinarii din domeniul biologiei moleculare. Doua dintre acestea citeau si inregistrau informatii de la AND si respectiv proteine (proces cunoscut sub numele de fragmentare) si alte doua functionau in sens invers, convertind informatia digitala electronica in secvente nou scrise de ADN sau de proteine.

   Hood a transformat complet activitatea din domeniul biomedicinei. “Masinile de scris ADN-ul”  le ofera inginerilor geneticieni capacitatea nelimitata de a crea noi gene care pot fi studiate in eprubete sau adaugate genomului organismelor vii. Iar masinile de citit si scris proteine le-au dat firmelor de medicamente posibilitatea de a crea o noua generatie de medicamente bazate pe proteine. Masinile de citit ADN-ul au facut dintr-o data posibila spargerea codului de 3 miliarde de secvente al genomului uman. In 1990, guvernul SUA a initiat un proiect intins pe 15 ani, in valoare de 3 miliarde de dolari, pentru a face exact acest lucru.

Intregul articol poate fi citit aici:  http://moneyexpress.money.ro/articol_10723