Prve zamisli o dedovanju pri rastlinah in živalih so se pojavile že pri starih Grkih. Že v 4. in 5. stoletju pred našim štetjem je bil slavni Aristotel mnenja, da dobijo otroci vse lastnosti od svojega očeta. Toda davni Hipokrat je bil bližje resnici. Čeprav se nam zdi njegova trditev, da moško in žensko telo vsebujeta tekočini, ki se morata pomešati, da nastane otrok, mogoče smešna, pa ni bil tako zelo daleč od resnice.
Ko se moška semenčica in žensko jajčece združita, nastane novo bitje, ki res podeduje lastnosti očeta in mame. Genetika je področje biologije, ki proučuje dedovanje, lastnosti genov in DNK. Medicinska genetika pa je veja v medicini, ki se ukvarja z diagnostiko in zdravljenjem genetskih obolenj, genetskim svetovanjem osebam z genetskim obolenjem in njihovim družinskim članom, pa tudi z raziskovanjem vzrokov genetskih obolenj. Za lažje razumevanje teh precej zapletenih dogajanj je treba razsvetliti osnovne pojme, ki so ključni pri raziskovanju omenjene medicinske veje.
Avtor: Saša Vrbančič
Kromosomi, geni, DNK
Celice gradijo vsa živa bitja , katere opravljajo vse naloge, ki so bistvene za obstoj in razvoj vsakega živega bitja. V celicah najdemo gene ali navodila za zgradbo in delovanje ljudi, živali, rastlin in vseh drugih živih bitij. Geni so narejeni iz kemične spojine, imenovane DNK (deoksiribonukleinska kislina). Ta se sama oblikuje v dolge niti, imenovane kromosomi. Vsako jedro vsebuje 46 kromosomov, ki si jih lahko predstavljamo kot knjige, stavki znotraj njih pa so geni. Komplet 46 kromosomov, ki je v jedru vsake celice, vsebuje nabor vseh genov.
Dandanes je moč prebrati vzorec DNK vsakega posameznika. Testiranje DNK je uporabno v več namenov: iskanje genetskih bolezni, ugotavljanje sorodnosti, ugotavljanje istovetnosti (iskanje prstnih odtisov) ter ugotavljanje pripadnosti vrsti in populaciji na podlagi fosilnih ali mumificiranih ostankov živih bitij.
Vloga dednosti
Ljudje so pogosto podobni svojim staršem ali celo starim staršem. Tako kot videz se lahko dedujejo sposobnosti, bolezni in morda celo posamezne značilnosti osebnosti. Poznamo številne različne vrste dednih bolezni. Nekatere so opazne že pri rojstvu, medtem ko se druge pokažejo šele čez desetletja. Pri nekaterih je vzrok nepravilnost kromosoma, pri drugih nepravilnost enega gena. Več kot 4.000 genetskih bolezni je posledica podedovanega spremenjenega gena. Med njimi so ahondroplazija (pritlikavost), cistična fibroza, Huntingtonova bolezen in krvne bolezni (npr. bolezen srpastih celic in talasemija). Mnogo bolezni, npr. srčne bolezni, sladkorno bolezen in nekatere vrste raka, se lahko razvijejo, ker človek podeduje gene, ki «določajo nagnjenje« k neki bolezni, še zlasti tedaj, kadar »nagnjenost« podpirajo vplivi okolja, na primer nezdrav življenjski slog – kajenje, prehrana, …
Genetsko svetovanje in testiranje
Dr. Karin Writzl, specialistka klinične genetike z Inštituta za medicinsko genetiko na ljubljanski Ginekološki kliniki, pravi: «Pri genetskem svetovanju posamezniku ali družini genetik razloži klinično sliko genetskega obolenja, prognozo, možnosti zdravljenja, način dedovanja genetskega obolenja in verjetnost ponovitve obolenja v družini. Čeprav je večina monogenskih in kromosomskih obolenj redkih, pa kot skupina predstavljajo pomemben delež bolezni tako pri otrocih kot tudi pri odraslih in so zato pomemben vzrok obolevnosti in umrljivosti.«
Genetik pogosto lahko bolje svetuje, če pozna posameznikov genotip, ki ga lahko določi z genetskim testiranjem. Pri tem iz krvi izolira DNK in ugotavlja prisotnost mutacij.
Razlogi za pregled in svetovanje
Razlogi, ki pripeljejo posameznika na pregled in svetovanje, so različni. Dr. Writzlova navaja nekaj primerov: »Družine, v kateri ima eden ali več članov hudo prirojeno nepravilnost ali genetsko obolenje, družine, kjer ima otrok več prirojenih nepravilnosti in/ali hud razvojni zaostanek, družine, v kateri ima več sorodnikov enako obolenje, npr. slepoto, gluhost, raka, pari s ponavljajočimi se spontanimi splavi ali mrtvorojenim otrokom s prirojenimi nepravilnostmi, pari, kjer sta partnerja bližnja sorodnika in načrtujeta družino, nosečnice, pri katerih zaradi opravljenih preiskav (ultrazvok, merjenje nuhalne svetline, presejalni hormonski test) obstaja povečana verjetnost za genetsko obolenje ploda.«
Paru, ki ima otroka z Downovim sindromom, bo genetik razložil, da ta genetska bolezen ni dedna, ampak v večini primerov nastane naključno. Tveganje, da bo tudi drugi otrok imel Downov sindrom, je majhno. Med drugo nosečnostjo se par vseeno lahko odloči za genetsko testiranje plodu. Ugotavljanje bolezni pri plodu še v času nosečnosti imenujemo prenatalna diagnostika.
Paru, ki ima otroka s cistično fibrozo, bo genetik razložil, da je to recesivna dedna bolezen. Ker sta starša zdrava, je najverjetneje, da sta oba prenašalca alela (ena od možnih različic nekega gena) s cistično fibrozo. To lahko preveri z genetskim testom. Verjetnost, da bo tudi drugi otrok imel cistično fibrozo, je 25-odstotna. Med drugo nosečnostjo lahko s prenatalno diagnostiko preverijo prisotnost bolezni. Če je bolezen potrjena, lahko starša razmislita o nadaljevanju nosečnosti.
Načini odvzema vzorcev za prenatalno diagnostiko
Za ugotavljanje genetskih bolezni pri plodu potrebujemo vzorec njegovih celic oziroma njegove DNK. Da ploda ne bi poškodovali, ne posegamo v njegovo telo, ampak vzorec odvzamemo iz okoliških tkiv. Ustrezen vzorec pridobimo na več načinov: z odvzemom plodovnice, v kateri so plodove celice – postopek imenujemo amniocenteza, z odvzemom dela posteljice – postopek imenujemo horionska biopsija ali odvzem horionskih resic ali pa z odvzemom plodove krvi iz popkovnice – postopek imenujemo kordocenteza. Čeprav ne posegamo v plodovo telo, obstaja zaradi posega v maternico določeno tveganje, saj lahko povzročimo komplikacije, predvsem prekinitev nosečnosti. Vsak poseg mora biti dobro utemeljen, da njegove koristi odtehtajo tveganje. V tujini potekajo številne raziskave za izboljšanje metod za pridobitev ustrezne količine plodove DNK iz materine krvi.
Gensko zdravljenje
Dr. Writzlova poudarja, da predstavlja gensko zdravljenje upanje za številne bolnike. «V zadnjih 20 letih je raziskovanje genskega zdravljenja doživelo številne vzpone in padce. Gensko zdravljenje pomeni, da iz genoma celice odstranimo poškodovani gen in ga nadomestimo z normalnim genom. Lahko pa normalni gen vnesemo v celico tudi na neko drugo mesto, ne da bi ob tem odstranili poškodovani gen.«
Načinov je več, npr. celice odvzamemo iz telesa, jih gojimo v laboratoriju, vnesemo ustrezen gen in jih nato vrnemo v telo; ali pa gen, ki je vključen v primeren prenašalni sistem (vektor), vnesemo v telo. Pomembno je, da vektorji vstopijo v čim več celic obolelega tkiva, da je izražanje vnesenih genov primerno (ne preveliko in ne premajhno) ter stabilno skozi daljše obdobje. Trenutno po svetu potekajo številni poskusi genskega zdravljenja genetskih bolezni, pa tudi raka in vnetnih obolenj. Zdravniki so zaenkrat še zelo previdni, pričakujemo pa, da bo v prihodnosti gensko zdravljenje imelo pomembno vlogo pri zdravljenju genetskih bolezni.
In kako je pri nas?
Na ljubljanskem Inštitutu za medicinsko genetiko, ki deluje v sklopu Ginekološke klinike, so aktivni trije laboratoriji, in sicer laboratorij za citogenetiko, laboratorij za molekularno genetiko in laboratorij za molekularno citogenetiko, pove dr. Writzlova.
Laboratorij za citogenetiko izvaja diagnostiko genetskih bolezni, ki so posledica sprememb v številu ali strukturi kromosomov (npr. Downov sindrom); te nepravilnosti lahko ugotovimo s pregledom kromosomov pod svetlobnim mikroskopom. Pomemben delež preiskav predstavlja prenatalna diagnostika, kjer gre za ugotavljanje kromosomskih nepravilnosti pred rojstvom. Kot vzorčno tkivo uporabljamo celice plodovnice, celice horionskih resic ali pa celice plodove krvi. Za preiskavo se lahko odloči vsaka nosečnica, ki pred rojstvom otroka dopolni 37 let. Vzrok za napotitev na preiskavo pa so lahko tudi ultrazvočno ugotovljene nepravilnosti pri plodu ali pa večja verjetnost za rojstvo otroka s kromosomsko nepravilnostjo glede na rezultat presejalnega testa ali družinsko anamnezo. Najpogostejši vzroki za kromosomsko analizo po rojstvu so prirojene nepravilnosti ali razvojni zaostanek pri otroku, pri odraslih pa se kromosomska analiza najpogosteje izvaja v primeru neplodnosti (moške ali ženske) ali ponavljajočih se splavov.
Laboratorij za molekularno genetiko izvaja diagnostiko genskih nepravilnosti številnih monogenskih bolezni, največji delež pa predstavlja diagnostika živčno-mišičnih bolezni in nevrodegenerativnih bolezni. Diagnostika poteka v odrasli dobi, otroški dobi in tudi pred rojstvom. Poleg rutinskih diagnostičnih preiskav potekajo tudi številni raziskovalni projekti.
Laboratorij za molekularno citogenetiko je najmlajši med laboratoriji. V njem poteka diagnostika majhnih kromosomskih nepravilnosti (npr. mikrodelecijskih sindromov), ki jih pod svetlobnim mikroskopom ne moremo videti. Poteka tudi predimplantacijska genetska diagnostika (PGD). Izvaja se na eni, največ dveh celicah, ki se izolirajo iz zarodka nekaj dni po oploditvi jajčne celice zunaj materinega telesa. Prednost PGD pred že uveljavljeno prenatalno diagnostiko je v tem, da se izvaja v času pred zanositvijo, ker preprečuje implantacijo (zanositev) zarodkov s kromosomsko nepravilnostjo. Preiskava poteka le pri parih z veliko verjetnostjo za rojstvo otroka s kromosomsko nepravilnostjo.
December, 2008
