Entry tags:

biotehnoloģijas, dns, evolūcija, genoms, grēns, gēns, gēnu inženierija, gēnu terapija, hromosomas, mutācijas, olbaltumviela, proteīns, publikācija, sarunas, snipi, zinātne, ģenētika, šūna

Elmārs Grēns. Gēnu inženierija.
Drukai draudzīgs formāts: MS Word / RTF document

Elmārs Grēns [ info ]
Gēnu inženierija
2001

Runāšu par sasniegumu zinātnē, kas skar visu cilvēci, proti, par cilvēka genoma atšifrēšanu. Kas tad ir zināms par cilvēka genomu, tā uzbūvi un funkcijām? Pagājušais gads ieies vēsturē kā tiešām nozīmīgs gads: notikums numur viens zinātnē ir tas, ka atšifrēts cilvēka genoms. Nedaudz tālāk es centīšos iezīmēt perspektīvas, kādas varētu būt šajā sakarā.     Tāds nosaukums, kādu jūs šeit redzat - "Cilvēka genoma programma - 21. gadsimta izaicinājums pasaulei un Latvijai" -, tika izvirzīts Latvijas Zinātņu akadēmijas kopsapulcē, kas bija veltīta šim notikumam. Tajā es teicu, ka cilvēka genoma programma tiešām ir 21. gadsimta izaicinājums. Izaicinājums, jo ar genoma atšifrēšanu faktiski viss sākas. Maisam gals ir vaļā, džins ir izlaists no pudeles, un notikumi, kuriem gaidāma milzīga ietekme uz cilvēku sabiedrību, vēl tikai priekšā. Taču visu pēc kārtas.

    Kas tad ir mūsu genoms? Mūsu genoms ir 46 hromosomas, kopsummā divi metri dezoksiribonukleīnskābes jeb DNS katrā šūnā. Tas ir vairāk nekā trīs miljardi DNS subvienību, ko saucam par nukleotīdiem, precīzāk, četru veidu nukleotīdiem - A, T, C un G, tiem atkārtojoties dažādās kombinācijās 3,2 miljardu reižu. Varat iedomāties informācijas apjomu šādā milzīgā DNS molekulā, kurā var ierakstīt informāciju gandrīz par visu Visumu. Informācijas potenciāls šādam pieraksta veidam ar četriem burtiem - nukleotīdiem - ir gandrīz bezgalīgs, ja ņem vērā DNS saturu dzīvā šūnā. Līdz šim mēs izmantojam tikai niecīgu daļu no šā informācijas potenciāla. Un, kā jūs zināt, informācija ir vērsta uz to, lai nodrošinātu saskaņotu darbības mehānismu - proteīnus, dažādas citas dzīvās šūnas struktūras un to mijiedarbību. Informācija pati ir mirusi, tā tiek realizēta, lai īstenotu dzīvības procesus. To veic galvenokārt attiecīgie proteīni, mazliet arī nukleīnskābes, bet visvairāk proteīni, kuri, pēc aptuveniem datiem, cilvēkam varētu būt ap 30000. Līdz ar to 30000 gēnu. Bet, kā jūs redzēsiet, tas vēl nepavisam nav galīgais skaits.

    Šādas ir mūsu hromosomas. Šeit tās ir redzamas miljoniem reižu palielinātas. Redziet, kādas tās izskatās; tās ir īpaši iekrāsotas ar speciālu krāsvielu. Katrā šādā hromosomā ir desmitiem un simtiem miljonu gara nukleotīdu ķēdīte. Cilvēkam ir 24 hromosomas jeb 24 hromosomu pāri. Te tās ir: no 1 līdz 22 un vēl dzimumhromosomas X un Y. To jau tagad zina gandrīz vai katrs: sievietei ir XX hromosomu pāris, vīriešiem - XY.

    Cik liels tad ir mūsu genoms? Es jau teicu - 3,2 miljardi nukleotīdu, bet - salīdzinot ar citiem? Šeit, piemēram, redzama rauga hromosoma - tikai 12 miljonu nukleotīdu. Primitīvs tārps - 97 miljoni. Augļu mušiņa - jau 116 miljoni. Augs - necila zālīte - 92 miljoni. Tālāk nāk cilvēks ar saviem 3,2 miljardiem. Šeit ir pierakstīts 2,7 miljardi - tas ir noteikts brīdī, kad palikuši vēl aptuveni 500 miljoni nepilnīgi noteiktu struktūru. Te ir redzams procents, cik pilnīga ir noteiktā struktūra visos šajos genomos. Tātad mēs esam daudz komplicētāki, nukleīnskābe mums ir garāka, nukleotīdu mums ir vairāk nekā primitīvām būtnēm. Taču tas vēl neko nenozīmē attiecībā uz šā genoma informācijas saturu.

    Cilvēka genomā izšķir divas daļas - tā saucamo eihromatīnu un heterohromatīnu. Heterohromatīna ir aptuveni 8%; 92% ir eihromatīna. Eihromatīnā ir iekodēta informācija par gēniem, par to darbības principiem - kā šūnas dzīvo, kā dzīvojam mēs, kas mūsos notiek. Heterohromatīns ir noslēpumains, gēnu tur nav, tam arī ir kāda funkcija - šo to mēs par to zinām, bet pagaidām visai maz. Taču pat eihromatīns satur tikai mazāk par pusi unikālas, vienreizīgas nukleotīdu sekvences, kas nes informāciju par dzīvības procesiem. Vairāk nekā 50% ir tā saucamie atkārtojumi, kas atkārtojas miljoniem reižu. Pusi no tiem mēs vēl neprotam lasīt, un, pēc daudzu zinātnieku domām, tie vispār neko nekodē, tie ir lieki, tāpēc bieži vien parādās apzīmējums "egoistiskā DNS" jeb "selfish DNA". Tas nozīmē, ka tā kalpo tikai sev.

    Kādā veidā tad tika atklāta DNS struktūra cilvēka genomā? Ir divi zinātnieki, divu projektu lokomotīves: Ēriks Landers, kurš bija viens no galvenajiem vadītājiem un izpildītājiem ASV valsts genoma programmā, un Kreigs Venters, kurš atšķēlās no valsts programmas, nodibinot savu firmu kopā ar pamatīgām gigantu firmām, kas deva viņam milzu naudu, un izveidoja firmu "Celera". Un kopš tā brīža šīs abas kompānijas savstarpēji konkurēja: privātais kapitāls ar valsts programmu. Taču viņi bija tik gudri, ka nolēma publicēties reizē, viens no tiem - valsts programma - tika publicēts žurnālā "Nature", otrs - tajā pašā dienā - žurnālā "Science". Viņi atšķīrās ne tikai ar to, ka vienu finansēja valsts, otru - privātais kapitāls, bet arī ar savu stratēģiju. Divi cilvēki un divas stratēģijas. Kreigs Venters sākumā postulēja vienkāršu stratēģiju. Ņemt DNS, lūk, šeit ir šīs hromosomas, iegūt DNS, visus trīs miljardus, sašķelt to ar fermentiem vai kā citādi miljardos fragmentu, tā saucamā "shot gun" programma - "shot gun" ir šaušana ar skrotīm. Tātad sašķeļ statistiski milzīgā daudzumā fragmentu, pēc tam šos fragmentus klonē noteiktos vektoros, katru fragmentu ievietojot savā noteiktā vektorā, katru vektoru ieliekot savā šūnā, vienkāršā baktēriju šūnā, izsēj un iegūst miljardiem koloniju, ko veido individuālas baktērijas, kas katra satur šādu rekombinantu DNS ar ieslēgtiem cilvēka genoma fragmentiem. Tad no katra klona izolē DNS un nosaka klonētā fragmenta struktūru. Primitīva līdz neiedomājamībai. Bet - kādā veidā rekonstruēt pilna genoma struktūru, kad ir zināmi tikai atsevišķi tā gabaliņi? Kā salikt kopā gabaliņus? Tas jau ir milzīgs superkompjūteru darbs. Tur strādā superkompjūteri, kādu mums nav un droši vien tik drīz nebūs. Un arī tie netika galā.

    Vajadzēja vērsties pēc palīdzības pie valsts programmas, kura kopš paša sākuma strādāja fundamentāli, pamatīgi, gari, ilgi un samērā arī rezultatīvi. Pēc šīs stratēģijas vispirms katru hromosomu kartēja: ieguva hromosomu kartes, kur bija aptuveni zināms, kādā secībā jau zināmie gēni izvietoti hromosomā. Pēc tam sašķēla šo kartēto hromosomu lielākos gabalos, katru no tiem ar to pašu "shot gun" metodi sašķēla sīkākos gabaliņos un noteica DNS struktūru. No tiem rekonstruēja lielo hromosomas fragmentu struktūru, no tiem savukārt - veselas hromosomas struktūru. Faktiski cilvēka genoma struktūru Kreigs Venters viens pats bez Ērika Landera un Frensisa Kolinsa, kas ir cilvēka genoma valsts programmas oficiālais vadītājs, nebūtu varējis atšifrēt. Tomēr viņš bija tā lokomotīve, kas būtiski paātrināja genoma programmu. Sākumā cilvēka genoma programma bija plānota tā, ka tikai 2020.-2030. gada genoms varētu tikt atšifrēts. Pateicoties šai konkurencei un papildu kapitālam, izdevās šo programmu paātrināt. Genoma struktūra galvenajos vilcienos tika atšifrēta jau 2001. gadā.

    Genoma struktūras noteikšana notiek kā fabrikā: tur neredz daudz zinātnieku, kas čakli strādā, gudri spriež un analizē datus. Tie ir DNS sekvenēšanas automāti, kas strādā. Es biju vienā šādā "fabrikā" - ne pie Kreiga Ventera, bet Freda Sangera centrā netālu no Kembridžas, Hingstonā, kur ir tāpat: neviena cilvēka, rindā stāv kāds simts automātu, kas nosaka nukleotīdu secību. Uz šā centra durvīm ir tāds skrejošs spuldzīšu displejs, kas parāda, cik nukleotīdu katrā minūtē ir šajā centrā noteikti. Pat ne minūtē, skaits mainās ik pa 10-20 sekundēm. Katru dienu tiek noteikta aptuveni 50 miljonu nukleotīdu secība. Ne tikai cilvēka genomā, bet arī citos genomos. Un tad ir milzīgs "software" un "hardware" - kompjūteri, kas vada šīs mašīnas, un viss notiek automātiski. Šur tur parādās arī kāds cilvēks - tiešām šur tur, es pat brīnījos. Tas ir, ja viss labi strādā; ja kaut kas notiek, tad jau parādās vairāk cilvēku. Bet, ja viss ir kārtībā, tad ir tikai kāds operators, kas pārbauda, dod kādas papildu komandas, un tas arī viss.

    Vai cilvēka genoms ir pabeigts? Es jau pašā sākumā teicu: ne īsti. Eihromatīna sekvence ir tā svarīgākā; heterohromatīns vispār nav atšifrēts. Bet pat iehromatīna sekvence ir pabeigta tikai par 90-94%. Zināmi aptuveni 2,7 miljardi nukleotīdu. Un pat tajā secībā, kas pabeigta, ir aptuveni 100000 pārtraukumu. Faktiski pilnu secību sagaidām ap 2003. gadu - nav jau daudz palicis.

    Ja genoma struktūra noskaidrota, ko tālāk? Freds Sangers ir divkāršs Nobela prēmijas laureāts. Pirmo Nobela prēmiju viņš saņēma par proteīnu struktūras noteikšanu, otro - par DNS struktūras noteikšanas metodi. Būtībā DNS struktūras noteikšana balstās uz šā cilvēka izstrādāto metodi septiņdesmito gadu sākumā. Ko viņš saka par cilvēka genomu? Viņaprāt, genoms ir līdzīgs grāmatai svešā valodā, ko mēs nesaprotam. Un tagad mums ir jāatšifrē šī valoda, lai varētu izlasīt dzīvības grāmatu - šīs četru burtu kombinācijas un secības. Sidnejs Brenners - arī ļoti pazīstams zinātnieks, viens no molekulārbioloģijas pamatlicējiem - apgalvo, ka cilvēka genoma struktūras atšifrēšanu un saprašanu var salīdzināt ar Mēness misiju. Aizsūtīt cilvēku uz Mēnesi ir viegli, bet dabūt atpakaļ - grūti. Viņš saka: vajag dabūt atpakaļ - piespiest genomu strādāt, saprast to un izmantot. To jau šie zinātnes pīlāri ļoti labi saprot, ka genoma struktūras atšifrēšana ir tikai sākums. No aptuveni 30000 gēniem (pēc valsts programmas pētījuma 31000, pēc Celera - 39000) mēs zinām tikai labi, ja 10000, par pārējiem 25000 nezinām gandrīz neko. Zinām tikai, ka tie varētu būt gēni, bet to funkcijas nav zināmas.

    Kā tad mēs izskatāmies, salīdzinot ar citām dzīvām būtnēm? Genoma lieluma ziņā viss ir kārtībā. Rauga sēnītes genoms ir tikai 0,5% no cilvēka genoma. Primitīvam tārpam ir tikai 3% no cilvēka genoma, ja salīdzinām nukleotīdu skaitu genomā. Taču gēnu skaita ziņā ir pārsteidzoša līdzība. Pat raugam - vienšūnim - ir jau 19% no šiem mūsu 30000 gēnu, un primitīvais tārps satur jau 65% no cilvēka gēnu skaita. Tārpam tātad ir gandrīz tikpat daudz gēnu - vairāk par pusi - kā cilvēkam. Protams, tie ir citi gēni, bet skaits līdzīgs. Kā gan tas var iznākt? Mēs, cilvēki, evolūcijas kronis, esam gandrīz tikpat primitīvi, ar tikpat daudz gēniem kā primitīvais tārps. Kā mēs vispār varam to izskaidrot: tik milzīgi gara DNS, bet tik maz gēnu? Izrādās, ka genomā gēni ir ļoti izkliedēti. Jo sarežģītāks organisms, jo gēni ir izkliedētāki. Mūsu genomā tikai 25% aizņem gēni, 75% ir starpgēnu rajoni, par kuriem mēs gandrīz neko nezinām: kam tie kalpo, un vai tie vispār kaut kam kalpo. Gēnu vidējais izmērs ir diezgan liels - 27000 nukleotīdu, ir arī rekordisti, piemēram, distrofīna gēns - 2,5 miljoni nukleotīdu. Pēdējais ir saistīts ar muskuļu distrofiju, defekts šajā gēnā izsauc iedzimtu slimību. Taču gēni ir kā vientuļas saliņas nesaprotamajā genoma jūrā.

    Bet ar to viss nebeidzas. Arī paši gēni nav tik vienkārši. Izrādās, ka gēni ir fragmentēti. Lūk, šie zilie gabaliņi ir tā saucamie eksoni, kas kodē kādu proteīnu, tātad nosaka proteīna struktūru. Starp tiem ir tā saucamie introni, kas neko nekodē. Es nerunāju par to, kāpēc tas tā ir. Bet fakts ir tāds, ka gēns ir it kā sadalīts sīkos gabaliņos un izstiepts pa ļoti garu DNS rajonu. Faktiski šie eksoni bieži ir ļoti īsi, bet introni ir daudz garāki. Eksoni aizņem tikai 4% gēnu struktūras. Tātad ne tikai gēni ir izkliedēti pa genomu, bet arī pats gēns ir fragmentēts, turklāt tā kodējošā daļa aizņem visai niecīgu daļu.

    Kas tad ir pārējais? Izrādās, ka vairāk nekā 50% cilvēka genoma ir tā saucamās atkārtotās DNS sekvences, kuras nekodē nevienu proteīnu. Katrs atkārtojuma elements sastāv no dažiem nukleotīdiem, bet ir arī daudz garāki - līdz pat 10000. Katrs šāds elements genomā var atkārtoties 100000 vai pat miljoniem reižu. Tas ir dīvaini - kāpēc tāda atkārtošanās? Gēni taču neatkārtojas, tie sastopami divās kopijās, trijās, dažreiz tikai vienā. Bet kāpēc šie tik daudz reižu? Būtībā šie atkārtojumi ir radušies evolūcijas gaitā, pavairojoties un pārvietojoties pa genomu. Šī "egoistiskā DNS" vairojas līdzīgi vīrusiem, tikai šoreiz hromosomas sastāvā. Līdz ar to genoms kļūst lielāks un lielāks, taču gēnu vairāk nekļūst. Vienkārši palielinās liekās informācijas vai varbūt dezinformācijas daudzums. Tos sauc arī par mobiliem ģenētiskiem elementiem, kas spējīgi pārlēkt no vienas vietas uz otru, pavairot sevi, atstājot vecā vietā savu kopiju. Cilvēka genomā ir aptuveni trīs miljoni dažādu atkārtojumu. Bet interesanti, ka lielākā daļa no tiem - gandrīz visi - ir zaudējuši spēju pārvietoties. Faktiski tās ir fosilijas, atblāzmas no mūsu kādreizējās evolūcijas. Mēs esam kā muzejs, kurā esam saņēmuši visu to, kas mūsu evolūcijas gaitā ir uzkrājies. Genoms nav tik aktīvs, lai visu lieko izmestu ārā, un mēs to uzkrājam kā nevajadzīgu; būtībā tā ir tāda īsta genoma miskaste, no kuras mēs netiekam vaļā. Un mums jāiemācās ar to sadzīvot, ar ko esam tīri veiksmīgi tikuši galā.

    Interesanti salīdzināt peles un cilvēka hromosomas. Katra cilvēka hromosoma šeit redzama savā krāsā, un tiek meklēta homoloģija ar peles hromosomām. Pirms vairāk nekā simts miljoniem gadu mūsu priekšteči atšķēlās no grauzējiem. Tāpēc interesanti ir paskatīties, kā ir pārkombinējušies sākotnējie gēni, salīdzinot cilvēka un peles genomus. Izrādās, ka cilvēka hromosomas atsevišķas daļas atrodamas vairākās peles hromosomās. Tas nozīmē, ka ir notikusi ne tikai gēnu un fragmentu pārceļošana no vienas vietas uz otru tajā pašā hromosomā, bet arī no vienas hromosomas uz otru. Notikusi būtiska gēnu pārkombinēšanās evolūcijas gaitā. Mēs varam pētīt peles un citus genomus, lai varētu saprast, kā esam attīstījušies ne tikai fenotipiski - pēc izskata un uzvedības, bet arī pēc genoma uzbūves.

    Jūs jautāsiet, kāpēc ir vajadzīgi šādi mobili, lēkājoši elementi genoma sastāvā. Vai tad nevarēja no tiem atbrīvoties? Droši vien, ja būtu bijis vajadzīgs, varētu. Bet izrādās, ka šāda lēkājoša, mobila kustība genomā ir vajadzīga, lai pārkārtotu genomu, radītu jaunus gēnus un līdz ar to nodrošinātu evolūciju. Jo ar tīrām mutācijām vien evolūcija netiktu tālu: mēs vēl neatrastos tālu no vienšūnas organisma. Pateicoties šādai genoma mobilitātei, atsevišķu tā rajonu pārlēkšanai no vienas vietas uz otru, tiek radīti jauni gēni. Paņemot fragmentu no vienas hromosomas, citu - no otras, savietojot kopā kādā citā vietā, rodas jauni gēni. Lai tas notiktu spontāni, būtu jāgaida miljardiem gadu, kamēr nejauši kaut kas tāds varētu rasties. Bet evolūcija nevar ilgi gaidīt, tāpēc, šādā veidā pārkombinējot un selekcionējot gēnu variantus, tā notiek ātrāk. Tātad mums ir vajadzīgi šie mobilie ģenētiskie elementi, šie lēkājošie gēni, kas it kā mūs tikai traucē un bojā mūsu genomu, pavairojoties miljoniem reižu. Tās ir sekas, par to ir jāmaksā. Bet tas ir evolūcijas instruments.

    Turpinām salīdzinājumu starp cilvēka un peles genomu. Grauzēju, arī peles, organismā genoms ir dinamisks. Daudzi aktīvi ģenētiski elementi, tostarp daudzi nevajadzīgi, tātad grauzēji, atrodas intensīvā attīstības periodā. Kaut kas no viņiem nākotnē iznāks - protams, pēc miljoniem gadu. Primātu, arī cilvēka, genoms ir inerts, nekustīgs, nespēj attīrīties no liekajiem elementiem, un aktīvu lēkājošu ģenētisku elementu ir ļoti maz. Tas satur ap 100 miljoniem gadu vecas fosilijas. No tā jautājums, vai "homo sapiens" ir evolūcijas strupceļš, galaprodukts? Var arī būt tā, bet uz to mēs drošu atbildi nevaram dot.

    Uzreiz rodas jautājums, vai tad tiešām esam tik primitīvi, ka mums ir tikai par 40% vairāk gēnu nekā tam nožēlojamam tārpam? Izrādās, ka tik traki tomēr nav. Cilvēka gēni ir komplicētāki; ir sarežģītāka gēnu regulācija, arī proteīni ir sarežģītāki. Faktiski viena gēna rajonā var atrasties vairāki savstarpēji pārklājušies gēni; no viena DNS rajona var nolasīt informāciju par diviem, četriem, pat desmit proteīniem, to struktūru. Tātad mūsu genomā informācijas ir daudz vairāk, nekā šķiet no pirmā ieskata. Tā ir mūsu cerība, ka tomēr tik primitīvi neesam, un par to varam priecāties. Un vēl virkne citu faktoru, par kuriem es nerunāšu. Šeit attēlots piemērs, kā no viena DNS rajona var faktiski nolasīt divas atšķirīgas informācijas. Viens gēns, no kura izgriezti šie divi pelēkie segmenti un sašūti kopā pārējie, piemēram, kodē vienu proteīnu. No tā paša gēna, vēl izgriežot ārā šo zilo segmentu, mēs iegūstam citu proteīnu. Patlaban ir tāds ne sevišķi apstiprināts, tomēr lielā mērā valdošs uzskats, ka katrs cilvēka gēns spēj iekodēt vismaz 2-4 proteīnus, tātad mēs neesam tik primitīvi. Reālo gēnu skaits ir daudz lielāks par nosauktajiem 30 tūkstošiem.

    Nu labi. Tik daudz mēs zinām par genomu, par gēniem. Bet gēnā notiek mutācijas, un genomā, protams, arī. Mutācijas izraisa slimības, to mēs tagad zinām. Pieņemsim, ka mums šeit kāda gēna sastāvā ir nukleotīdu secība, kas atbilst kāda proteīna struktūrai. Ja mēs nukleotīdu A mutācijas ceļā esam apmainījuši pret T vai C, mēs iegūstam mutantu. Šiem cilvēkiem proteīns nav normāls, jo pēc ģenētiskā koda tā ir pavisam cita proteīna struktūra. Tā var būt vairāk vai mazāk bīstama, bet tā ir mutācija, kaut kas nepareizs. Šeit ir cits piemērs: kādai cilvēka hromosomai parādīti tie gēni, kuros mutācijas spēj izsaukt dažādas slimības. Šīs bīstamās slimības un atbilstošie gēni ir kartēti - lokalizēti noteiktās hromosomas vietās. Taču vēl ir arī ļoti daudz nekartētu slimību, neatklātu gēnu. Šeit, piemēram, ir BRCA gēns, kas ir atbildīgs par sieviešu iedzimto krūts vēža formu. Ne visi krūts vēži ir iedzimti. Bet, ja kādai personai šajā BRCA gēnā ir mutācijas, tas nozīmē: ir liela varbūtība, ka šī persona saslims ar krūts vēzi. Šāda gēnu analīze ir iespējama arī Latvijā. Galvenais tuvākais uzdevums ir ar slimībām saistīto gēnu identificēšana, mutāciju lokalizēšana. Vairāki tūkstoši monogēno slimību, kuru pamatā ir viena gēna mutācijas, un daudzas tā saucamās poligēnās jeb multifaktoriālās slimības. Pēdējās saistītas ar vairākiem gēniem un vides faktoriem, to mijiedarbību, ko ir ļoti grūti noteikt. Tās ir nepatīkamākās slimības, piemēram, vēzis, sirds un asinsvadu slimības, Alcheimera slimība, diabēts utt. Ar tām vēl cilvēks netiek galā. Ar monogēnajām ir daudz vieglāk. Tātad frontālais uzdevums ir atrast sakarības, noteikt ne tikai kaut kādas gēna izmaiņas, mutācijas, bet atrast arī sakarību starp gēniem un patoloģiju, citiem vārdiem - sakarību starp genotipu un fenotipu.

    Kā to dara? Ne jau visus gēnus mēs zinām un nezinām arī, kur tie atrodas. Taču bojātos gēnus var nomarķēt. Pieņemsim, šis ir slimību izraisošs gēns, tam noteikti apkārt ir kādas neko neizsakošas sīkas genoma izmaiņas, kas kādreiz iegūtas mutāciju gaitā un pārmantotas no paaudzes paaudzē. Pat, ja mēs nezinām, ka tām tuvumā ir kāds bojāts gēns, šīs sīkās genoma izmaiņas mēs varam identificēt un sekot, kā tās pāriet no vienas paaudzes uz otru. Tās varam uzskatīt par ērtiem genoma marķieriem, ja to novietojums genomā ir zināms. Ja kādam cilvēkam šie marķieri ir saistīti ar tuvumā esošu gēna bojājumu, tad, neanalizējot pašu, bieži vien neatpazīto gēnu, mēs varam skatīties, vai citiem slimniekiem arī atrodami šie marķieri. Jo ir ļoti liela varbūtība, ka tiek pārmantots viss hromosomas rajons, arī bojātais gēns. Protams, krustmijas gaitā marķieris no gēna var nodalīties: ne katrs cilvēks tos pārmanto kopā. Bet, ja abi atrodas tuvu viens otram, tad lielākoties kopā tiks pārmantoti nākamajās paaudzēs. Ja tā tas ir jūsu mātei vai tēvam, tad liela varbūtība jums pārmantot to pašu kombināciju. Tādējādi, pētot zināmus marķierus, var identificēt un lokalizēt hromosomā pašu bojāto gēnu, par kura eksistenci vēl neko nezinām.

    Katrs no mums ir unikāla būtne, mēs neviens neesam simtprocentīgi identiski, katram genomā ir tikai mums raksturīgas izmaiņas, kuras varam saukt arī par mutācijām. Parasti gan tām nav nekādu seku, un mēs tās nejūtam. Taču ar šīm individuālajām izmaiņām mēs atšķiramies cits no cita. To sauc par genoma polimorfismu. Individuālās atšķirības sauc par polimorfisma marķieriem. Šos marķierus tad arī lieto gēnu atklāšanai, arī saistībā ar patoloģiju. Starp citu, genoma polimorfismu var izmantot personas identificēšanā un paternitātes noteikšanā. Visvienkāršākais ir viena nukleotīda polimorfisms: izmainīts viens nukleotīds, A pret C, C pret G u. tml. Tie ir tā saucamie "snipi" - SNP ("single nucleotide polymorphism"). Līdz šim identificēti aptuveni divi miljoni SNP, bet to kopskaits cilvēka genomā mērāms desmitos miljonu. Būtībā šie "snipi" ir mūsu vizītkarte, mūsu identifikācija. Reizēm arī mūsu nelaime - ja šīs izmaiņas ir svarīgā gēnā, tad tā jau ir slimību izraisoša mutācija. Protams, vairākums šo polimorfisma izmaiņu nav saistītas ar kādu slimību, bet daļa ir.

    Genoma polimorfismu pētī visā pasaulē: meklē šos "snipus" un to, kādā veidā tos var asociēt ar kādu no gēniem. Līdz ar to var meklēt arī jaunus gēnus - tādus, kurus vēl nezinām, bet kas varētu būt saistīti ar kādu slimību. Negribu iedziļināties šā jautājuma detaļās, bet tagad pasaulē ir izsludināts jauns projekts, kurā grib kartēt visus polimorfisma marķierus cilvēka genomā un tad ar vērienīgu asociāciju analīzi pētīt, ar kādiem ar patoloģiju saistītiem gēniem var asociēt katru šo marķieri. Tā ir daudzmiljonu dolāru programma, ne mazāka par pašu cilvēka genoma programmu. Tai vajag miljoniem cilvēku un miljoniem "snipu", tāpēc arī šīs milzīgās izmaksas. Lai šo uzdevumu paveiktu paredzamā nākotnē, izmanto gēnu mikročipus. Tās ir struktūras, kas līdzīgi elektroniskajiem mikročipiem ir mikroskopiski mazas plāksnītes, kurām pievieno DNS zondes un skatās, kurš no analizējamā genoma parauga komponentiem saistās ar šo zondi. Un, tā kā izmanto luminiscējošas krāsvielas, var noteikt vietu, kurai piesaistījies šis luminiscējošais DNS fragmentiņš. Te ir mikrofotogrāfija, kas ir vienu milimetru liela. DNS zondes pievieno plāksnītei ar mikrolitogrāfisku metodi, un procesu analizē lāzeri, tādējādi panākot ātru un lētāku analīzi. Nākotne pieder šīm nanometodēm gēnu analīzē.

    Protams, ir jautājums, vai ieguldītie miljoni atmaksāsies un kāpēc mums jāiegulda tik daudz līdzekļu, lai to visu noskaidrotu. Tam pamatā ir cieša saistība ar farmaceitisko industriju, jaunām zālēm: jauni gēni - jaunas zāles, jauni pētījumi. Proteomika, farmakogenomika un citas "omikas". Drīz redzēsim zāles, uz kurām rakstīts: šīs zāles lietot pacientam, kuram ir konkrēta modifikācija konkrētā gēnā. Pašlaik tādu zāļu nav. Bet tā ir nākotne. Tā ir tā saucamā individuālā terapija: katram pēc viņa gēnu struktūras, pēc viņa organisma un tā uzbūves tiek izrakstītas noteiktas zāles. ASV katru gadu nepareizas terapijas dēļ iet bojā 80000 cilvēku. Ne tāpēc, ka ārsti kļūdītos, nē, viņi dod pareizas zāles, bet šim cilvēkam šīs zāles rada pretējo efektu, ir kaitīgas. Mēs vēl nezinām, kāpēc tas notiek, un varam to atklāt tikai eksperimentu ceļā. Bet rīt tas būs citādi.

    Līdzīga veida problēmu risinājums ir vajadzīgs arī Latvijai, jo mums arī ir cilvēki un zāles, un jāzina, kuram ko dot. Mums arī jāzina savi gēnu defekti, lai varētu laikus un ātri diagnosticēt slimības, lai varētu izvēlēties pareizo terapiju. Tie ir ļoti civilizēti un ārkārtīgi humāni mērķi. Tāpēc arī mēs, ne tikai kaut kur Rietumos, strādājam šajā ziņā; esam izvirzījuši līdzīgu projektu un ceram, ka valsts un sabiedrība to sapratīs.

    Pieņemsim, ka viss ir skaidrs. Jūs zināt, kāds jums ir gēnu defekts, zināt, kas jums kaiš, un pat zināt, ka ar jums var notikt kaut kas nopietns. Bet kāds no tā visa labums? Labums ir tāds, ka, uzzinot to visu drīz, jūs varat izvēlēties pareizo terapiju un varbūt pagarināt savu dzīvi. Diemžēl tas nav pats efektīvākais līdzeklis, jo gēnu jau mainīt nevar, to izņemt nevar. Nākotnē - un nevis tālā, bet jau vistuvākajā - būs pieejama gēnu modifikācija, ko sauc par gēnu terapiju.

    Tagad nedaudz par gēnu terapiju, kurā strādājam arī mēs - Latvijas Universitātes Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā. Tas ir molekulārās bioloģijas, gēnu inženierijas un genoma pētījumu centrs. Tātad - gēnu terapija, cik tālu tā iet, un ko mēs no tās varam sagaidīt. Gēnu terapija ir tāda medicīniska iejaukšanās, kad terapeitiskiem nolūkiem izmaina dzīvas šūnas ģenētisko materiālu, citiem vārdiem - koriģē gēnus. Ne vienmēr izgriežot veco un bojāto, aizvietojot to ar jaunu, bet pagaidām drīzāk pieliekot klāt pareizu gēnu. Vecais paliek, bet jaunais nāk klāt un kompensē vecā defektu. Gēnu terapijas pamatprincips ir šāds: ir gēns, kas ir kaut kur bojāts, bet, lai ievadītu jauno gēnu šūnas kodolā, to ir nepieciešams vispirms nogādāt pareizajā šūnā - nevis visās šūnās. Tam kalpo tā saucamie vektori - piegādes līdzekļi. Bieži vien tie ir vīrusi, arī vīrusu apvalki - proteīni, kurā ievietojam terapeitisko gēnu, radot mākslīgu vīrusu. Tad ar šo vīrusu vai vīrusveidīgo daļiņu apstrādājam mērķšūnu. Mērķšūna uzņem šo vīrusu, DNS, kuras sastāvā ir terapeitiskais gēns, nokļūst kodolā. Tālāk šis terapeitiskais gēns, brīvā stāvoklī vai iekļuvis šūnas genomā, kļūst aktīvs un nodrošina trūkstošā proteīna sintēzi. Tiek kompensēta bojātā gēna funkcija. Piemēram, cukura diabēta gadījumā bojātā gēna vietā strādā mākslīgi ievadītais veselais gēns. Protams, vislabāk būtu, ja varētu bojāto gēnu precīzi nomainīt, izņemt veco ārā un ielikt jaunu. Bet mums tas vēl neizdodas, tāpēc tas ir nākotnes projekts.

    Gēnu terapija faktiski ir divu veidu: "ex vivo" un "in vivo". "Ex vivo" nozīmē, ka gēnus ievada šūnās, kuras iegūtas no tā paša pacienta, kam vajag ievadīt šo gēnu. Piemēram, paņem limfocītus, tos apstrādā "ex vivo" eksperimenta shēmā, ievadot jaunus gēnus, pēc tam šos limfocītus klonē, pārbauda, vai tie uzņēmuši attiecīgo gēnu un funkcionē normāli, un pēc tam ievada atpakaļ pašā organismā. Jūsu šūnas ir ģenētiski modificētas, un jūs tās saņemat atpakaļ. Otrs - "in vivo" - ir vienkāršāks: attiecīgo gēna preparātu injicē tieši pašam cilvēkam, parasti vēnā.

    Kad tas viss pirmoreiz notika? 1990. gada 14. septembrī Frenks Andersons no Amerikas Veselības institūta veica pirmo atļauto gēnu terapijas procedūru ar četrus gadus vecu meitenīti, kam bija iedzimta smaga slimība - imūndeficīts. Bija bojāts adenozīna dezamināzes gēns, to ievadīja "ex vivo" variantā, tātad paņemot viņas šūnas, tās modificējot un ievadot atpakaļ. Panāca pozitīvu rezultātu: meitene ir vesela, normāla. Būtībā šī pirmā paciente ir atveseļojusies. Bet ne jau visi rezultāti ir tik labi. Jūs varbūt esat lasījuši par skandālu, kas izcēlās, kad viens cilvēks, brīvprātīgi pieteicies, dabūja gēnu dozu un aizgāja bojā; ne jau gēna dēļ, bet bija citi iemesli - ievadot šūnas atpakaļ, bija ļoti spēcīga alerģiskā jeb autoimūnā reakcija, organisms pats sevi nonāvēja. 100 cilvēkiem var nebūt nekas, bet viens cilvēks var uz to reaģēt. Tas ir individuāli, tāpēc ir nepieciešama individuālā terapija, par ko es runāju; ir jāievēro katra individuālās īpatnības, nepieciešama īpaša attieksme.

    Kur šīs procedūras lieto? Monogēnām iedzimtām slimībām, kur var kompensēt bojāto gēnu. Onkoloģisko slimību gadījumā neko nekompensē, gluži otrādi - ievada nāves gēnu, kas slimās šūnas iznīcina. Būtībā ievada attiecīgu gēnu, kas tieši vai netieši iznīcina ļaundabīgās vēža šūnas. Ir dažādas metodes, bet tā jau ir iznīcināšana. Arī infekcijas slimībām, piemēram AIDS gadījumā. Ir vēl daudzas citas slimības - Alcheimera, Parkinsona un tā tālāk. Labvēlīga iznākuma gadījumu skaits jau sniedzas tūkstošos, lietojot gēnu terapiju monogēnām iedzimtām slimībām, onkoloģiskām, infekcijas un citām slimībām. Tas notiek galvenokārt ASV, bet arī Eiropā. Un nav tālu laiks, kad būs arī Latvijā. Bez gēnu izvēles svarīga ir arī vektoru - pārnesēju - izvēle. Es nestāstīšu sīkāk, tikai gribu pateikt, ka arī mēs kaut ko darām. Ir vīrusu vektori, kuru DNS daļēji aizvieto ar terapeitisko gēnu, arī liposomu vektori, kad lipīdu apvalkā ievieto DNS. Vai arī vīrusveida daļiņas - tukšas, proteīnu saturošas vīrusveida daļiņas, kurās ievieto terapeitisko gēnu. Šādu metodi izstrādā arī mūsu Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs. Te ir viena struktūra, ko esam atklājuši kopā ar Anglijas zinātniekiem. B hepatīta vīrusa iekšējā apvalkā varam ievietot DNS. Šāds apvalks satur tā saucamos pakošanas signālus - bez tiem DNS nevar ievietot iekšā, bet uz apvalka virsmas ir "adreses" - virsmas elementi, kas novada vīrusu uz vajadzīgo šūnu.

Jautājums: - Tas viss izklausās ļoti labi, var taisīt gēnu terapijas, cilvēki ilgāk dzīvos, mazāk mirs un tā tālāk. Bet vai cilvēka genoma atšifrēšana nenozīmē to, ka mēs speram lielu soli Hakslija "Brave new world" virzienā?
Elmārs Grēns: - Jā. Ko lai es atbildu? Domāju, ka šajā gadījumā mēs esam ieprogrammēti progresam. Ieprogrammēti kaut kam jaunam, kaut ko atklāt, kaut ko darīt. Zināmā mērā katrai šai lietai ir arī bīstamā puse. Bet cilvēks tāpēc arī ir radīts - varbūt tā ir mūsu sūtība: evolūcija nonākusi strupceļā, un nepieciešams to turpināt mūsu pašu rokām. Cits var teikt, ka tā ir Dieva sūtība, cits - ka tas ir evolūcijas likums. Bet tālāk pārveidot ar vienkāršiem, nejaušiem atlases principiem varbūt vairs nevar, un tāpēc tas ir ieprogrammēts, lai cilvēks, būdams saprātīga būtne, varētu to turpināt savām rokām. Tā ir absolūti tukša spekulācija bez jebkāda pamata, bet es domāju, ka tas viss ir ieprogrammēts. Šajā gadījumā jautājumam, vai tas ir labi vai slikti, vai tas mums ar kaut ko nedraud, manuprāt, nav pilnīgi nekāda pamata. Jā, mums draud, bet tāpēc, ka mēs esam tādā veidā programmēti. Varbūt es to visu paužu stipri no sava personiskā viedokļa, un varētu būt daudz pretargumentu. Bet mums nav citas izvēles. Cilvēce vienmēr ir attīstījusies tikai pa progresa ceļu - ne jau tikai pa tehnisko evolūcijas ceļu. Domāju, ka mums ir dots prāts, lai mēs savas zināšanas varētu izmantot pozitīviem nolūkiem. Jūs varat minēt 101 šausmu stāstu, un es piekritīšu - jā, tas var būt. Bet jautāšu: ko darīt? Apstāties, nemācīties, neinteresēties, aizmirst? Tas nenotiks, mēs esam kodēti uz to. Tā ir mūsu sūtība.

Jautājums: - Lūdzu, pastāstiet vairāk par Latvijas genoma projektu!
Elmārs Grēns: - Genoma datu bāze ir tālāks sapnis, kad tiešām visiem cilvēkiem vai tiem, kas to vēlas, veidotu pastāvīgi uzlabotu un papildināmu genoma informāciju. Tajā mēs konstatētu visus defektus svarīgos gēnos, kas nosaka kādu patoloģiju vai tieksmi. Ne tikai patoloģijas - tās var būt arī negatīvas, pozitīvas, agresīvas vai citas tieksmes. Teorētiski tas ir iespējams: konstatēt tieksmi uz alkoholismu vai narkomāniju. Uzkrāt tādu datubāzi, kas pakāpeniski tiek palielināta līdz ar zinātnes attīstību. Šodien tā būs pustukša, rīt tā būs pilnāka, parīt vēl pilnāka un tā tālāk. Tas nozīmē, ka kaut kur stingri anonimizētā veidā glabāsies šie dati un kaut kur būs atslēga, un tikai ar paša cilvēka piekrišanu (vismaz tā es to iedomājos) šī atslēga varētu tikt atslēgta, un viņš vai ārstējošais ārsts uzzinātu to, kas vajadzīgs. Domāju, ka sākotnēji tas būs pavisam citādi. Sākumā nebūs nekādas datubāzes, vienkārši ņems attiecīgus slimniekus, piemēram, onkoloģiskos vai hemofilijas, vai cistiskās fibrozes slimniekus, veidos riska grupas, skatīsies uz viņu radiniekiem, brāļiem, māsām, dēliem, kam šie gēni tiek pārnesti, identificēs tos, informēs viņus, ja viņi to vēlēsies. Tas ir ļoti svarīgi, veidojot ģimenes; nedrīkst sanākt kopā divi cilvēki ar to pašu gēnu defektu, to nezinot - ka viņiem abiem ir divas homologas hromosomas, viena bojāta, otra nebojāta. Cilvēks pats to nejūt, bet viņu bērniem var iznākt abas bojātas. Un tad cilvēki brīnās - kur, kāpēc? Sākumā tas viss tiktu izmantots tikai medicīnā ar dažām indikācijām. Pēc tam, pakāpeniski pieaugot informācijai, izmantošanas apjoms būs arvien lielāks.

Jautājums: - Ārstējot ģenētiski iedzimtās slimības, vai nav iespējamība, ka pārveidojot gēnus, var rasties pavisam cita veida slimības un problēmas citādā, līdz šim pavisam neiedomājamā, veidā?
Elmārs Grēns: - Tas ir iespējams, bet uzreiz varu pateikt: mēs jau tagad darām visu, lai tas notiktu, jo mēs piesārņojam savu genomu. Tas skan varbūt ļoti nekorekti, bet agrāk daudzi tādi mutācijas nesoši cilvēki nenodzīvoja līdz reproduktīvam vecumam un nepārdeva savu bojāto gēnu nākamajām paaudzēm. Patlabam medicīna, sociālā aprūpe ļauj cilvēkam izdzīvot, un mēs pārnesam šos gēnus. Tāpēc - un arī dažādu ar vidi saistītu iemeslu dēļ - mēs piesārņojam savu genomu un radām jaunas problēmas.

Jautājums: - Vai šādas informācijas savākšana un gēnu pārveidošana nav iejaukšanās dabas likumos?
Elmārs Grēns: - Ko nozīmē iejaukšanās dabas likumos? Mēs taču visu laiku iejaucamies dabas likumos, veidojot civilizāciju un sabiedrību.

Jautājums: - Bet šajā gadījumā ir pavisam citādi. Šādi pārveidojumi var, piemēram, pilnībā izmainīt populāciju.
Elmārs Grēns: - Jā, ja mēs tikai skatīsimies un konstatēsim, tad - jā. Bet ja mēs arī ārstēsim ar gēnu terapijas metodēm, tad tas būs pavisam citādi. Starp citu, es nepateicu vēl kaut ko svarīgu: gēnu terapija ir atļauta vienīgi somatiskām šūnām, tas nozīmē - mūsu ķermeņa šūnām. Mūsu dzimumšūnu gēnu terapija ir absolūti aizliegta. Tā jau ir modificētu cilvēku radīšana, teiksim tā. To aizliedz. Bet to tagad dara ar dzīvniekiem. Transgēnie dzīvnieki jau ir labi zināmi. Iespējams, ka tas notiks nākotnē: dažādu kļūdu labošana arī cilvēkiem. Bet es, protams, piekrītu, ka mēs neapzinātā veidā varam radīt jaunas kļūdas, izmainot mūsu genofondu, ja mēs steigsimies pārāk ātri. Jau tagad tas tiek darīts, vairākas firmas ir paziņojušas par cilvēku klonēšanas mēģinājumiem. Izdarīs arī, nekāds brīnums tas nebūs. Būs arī tādi, kas gribēs modificēt savu nākamo paaudzi, ne tikai labot kaut kādus defektus, bet arī, piemēram, ielikt inteliģenci, sportista gēnus vai kaut ko tamlīdzīgu. Tas viss var būt.

Jautājums: - Bet kas notiks, ja šī informācija nonāks privātās rokās? Jebkurš cilvēks tad varēs modificēt savus gēnus, un tas varētu būt ļoti bīstami. Piemēram, varētu ne tikai ārstēt slimības, bet radīt arī kaut ko tādu, kas pakļautu briesmām visu cilvēci. Kādā vietā kāds cilvēks tiek modificēts ar kādām bīstamām šūnām, viņš turpina vairoties un tās izplatīt.
Elmārs Grēns: - Jā, absolūti pareizi, ir bīstamības moments. Un tāpēc ir jāatturas no dzimumšūnu modifikācijām. Ar somatiskām šūnām tādas briesmas nedraud, tas skar tikai jūsu ķermeni, jūsu dzimumšūnas paliek tādas, kā bijušas. Tur nav bīstamības. Bet, ja notiek iejaukšanās dzimumšūnās un jūs šīs pārmaiņas pārnesat uz nākamo paaudzi, tad var rasties bīstamība. Šo džinu nedrīkst palaist vaļā, līdz mēs par 99% neesam pārliecināti, ka tas nebūs bīstami. To būs grūti apturēt. Es zinu, ka būs firmas un cilvēki, kas gatavi maksāt daudzus miljonus, lai tas tiktu izdarīts. Vienīgi es domāju, ka tam ļoti stingri stāsies pretī sabiedrība, valsts institūcijas un tas nebūs masveidā. Tas pats, kas ar atomieročiem. Bīstamība ir. Bet alternatīvas īsti nav.

Jautājums: - Cik reāli ir tas, ka būs iespējams nosargāt privāto informāciju par saviem gēniem?
Elmārs Grēns: - Nosargāt privātu informāciju ir ļoti grūti. Ja kāds gribēs, tad dabūt var visu. Jūsu asinsanalīzes, hemoglobīna saturs taču ir pieejams daudziem. Taču ierobežot šādas informācijas iegūšanu var.

Jautājums: - Skaidrs, ka šādi atklājumi palielinās cilvēku vidējo dzīves ilgumu. Kā jūs domājat, cik liels ap 2050. gadu varētu būt cilvēku vidējais dzīves ilgums? Vai mēs dzīvosim 150 gadu?
Elmārs Grēns: - Šaubos, vai 150 gadu. Izņēmumi, protams, varētu būt, jo jau tagad ir cilvēki, kas dzīvo 120 gadu. Bet vidējais dzīves ilgums... Ir arī jautājums, vai reāli ir vajadzīgs palielināt dzīves ilgumu. Taču kāpēc gan nedzīvot, ja tu jūties vesels. Nevis novilkt 150 gadu, bet nodzīvot - tā ir starpība. Ir tāds jauns vilnis - cilmes šūnu jeb "stem cells" inženierija, kas sāk attīstīties. Izejot no jūsu cilmes šūnām, parasti dzimumšūnām, bet tagad arī iegūtām no mugurkaula smadzenēm, var modificēt to augšanu tā, kā vēlams, un izaudzē, piemēram, aknas, ko var jums implantēt, ja jūsu aknas darbojas slikti. Vai nieres, vai kaulaudus. Ārpus mūsu organisma pagatavosim sev "rezerves daļas". Šādā veidā cilvēku var uzlabot un uzlabot, viņš dzīvos ilgāk un ilgāk, un būs grūti pateikt, cik viņš ir vecs, jo viņš varbūt 50% apmērā sastāvēs no jauniem, nesen pagatavotiem audiem. Smadzeņu mainīšana vēl varētu būt problēma. Bet tā jau varbūt būs nākamā evolūcijas stadijas: veidosim hibrīdus, kompjuterizētus un bioloģiskus hibrīdcilvēkus. Nezinu, kad tas būs. Jūs varbūt piedzīvosiet.

Jautājums: - Kura problēma varētu visvairāk kavēt gēnu datu bāzes izveidošanu Latvijā? Cilvēku neinformētība, aizspriedumi, nezināšana?
Elmārs Grēns: - Daļēji noteikti neinformētība. Iedomāsimies, ja tiktu radīta nepilnīga datu bāze par katru cilvēku. Diez vai kāds to centīsies par katru cenu nozagt. Varu jūs nomierināt, jo neviens to nemācēs pagaidām izlasīt, un tajā būs ļoti maz informācijas tiem, kam tas varētu būt vajadzīgs, piemēram, dzīvības apdrošināšanas kompānijām, darba ņēmējiem un tā tālāk. Tagad jau to visu var vieglāk dabūt no slimības vēstures, kurā pagaidām rakstīts daudz vairāk nekā tajos gēnos.

Jautājums: - Nesen redzēju kādu "Lursoft" reprezentāciju. Viņiem ir datu bāze par visiem uzņēmumiem, par ķīlām un tamlīdzīgi. Viņus nodrošina tas, ka cilvēki ar dažādiem likumiem tiek ierobežoti, lai piekļūtu viņu informācijai.
Elmārs Grēns: - Jāņem vērā tas, ka ir personas datu neaizskaramības princips; ir tāds likums, un tas attiektos arī uz genomu. Bet es nedomāju, ka būtu pārmērīgi jābažījas, to būtībā rada cilvēku neizpratne. Pie mums uztraucas arī par to, ka ar genoma datiem varētu īpaši slikti apieties privātpersonas - firmas. Daudz kas cilvēkos vēl palicis no sociālisma. Nekur nav teikts, ka privātie ir tie ļaunākie un valsts struktūras ir tās labākās. Kādreiz ir pilnīgi otrādi. Domāju, ka tas pāries. Pamazām ir jārada pareizais priekšstats un jāinformē cilvēki. Daudzi ārsti izteiksies rakstos, intervijās, reprezentācijās, skaidrojot, ko konkrēti un vispār var izdarīt.

Jautājums: - Attiecībā uz bailēm sakarā ar ģenētiskās datu bāzes veidošanu, ka kāds varētu pēkšņi iegūt manu ģenētisko informāciju. Kas tad īsti var notikt, ja kāds to uzzina? Vai man kaut kas draud?
Elmārs Grēns: - Kāds var par jums uzzināt vairāk, nekā jūs to gribētu, ja pratīs lasīt jūsu gēnus. Tas arī viss. Citi uztraucas, ka tiek visur publiskots viņu personas kods. Nu un tad? Sievietēm vienīgi varētu būt nepatīkami, ka uzreiz var noteikt viņu vecumu. Bet citādi - kas tur sevišķs tajā skaitlī. Protams, ja ir kāda vajāšanas mānija, tad var būt problēmas. Domāju, ka mēs to pārdzīvosim. Līdzīgi jau ir ar tām bažām par modificēto pārtiku. Ir kāds stāsts ar humoru, kuru man pastāstīja zinātnieks no Somijas, kas veica aptauju Eiropas Savienības valstīs par to, cik cilvēku ir informēti par modificētu pārtiku. Bija apgalvojums, ka ģenētiski modificēti tomāti satur gēnus, bet parastie - ne, un 55% teica, ka tā tas arī ir. Tātad - tā kā modificētiem tomātiem ir gēni, tie ir slikti, un tos nevar ēst. Kaut gan īstenībā gēni ir visiem.

Jautājums: - Pastāstiet kaut ko vairāk par gēnu inženierijas perspektīvām Latvijā!
Elmārs Grēns: - Viena no gēnu inženierijas perspektīvām Latvijā ir cilvēka genoma datu bāzes izveidošana, kas saistīta ar cilvēka genoma struktūru noteikšanu, slimību identificēšanu un tā tālāk. Otra - farmaceitiskā industrija. Veidojot jaunas zāles, zinot gēnus, zinot proteīnu struktūru, var atrast arī zāles, kas iedarbojas ar šo proteīnu un veic korekcijas mūsu organismā. To visu var darīt šeit, jo Latvijā ir labas tradīcijas farmaceitiskajā ķīmijā un farmaceitiskajā industrijā. Labas tradīcijas tāpēc, ka PSRS laikos bija spēcīgi farmaceitiski uzņēmumi, kas radīja oriģinālas zāles, bija Organiskās sintēzes institūts, kas tās izstrādāja un sintezēja. Protams, reizē ar PSRS sabrukumu investīcijas, kas nāca no Krievijas, pārtrūka, bet tagad ir spēcīgas grupas vairākos institūtos - ne tikai mūsējā, kas strādā biomedicīnas un farmācijas nozarē. Ja paskatāmies nedaudz senāk, bija arī biotehnoloģiskā industrija, ar gēnu inženierijas metodēm tika ražoti proteīni medicīnā, medicīniski preparāti, kurus ražo visā pasaulē. Pirms 10 gadiem tie bija arī pie mums Latvijā. Tas nozīmē, ka biotehnoloģija te eksistē. Un tālāk - tā ir smalka slimību diagnostika.
Vēl tālāk - jautājums, par ko vērts domāt un attiecīgi rīkoties. Cilvēki arvien vairāk uztrauksies par savu jauno paaudzi. Būs par maz, ka kādam laulātam pārim konstatēsim bojātus gēnus. Ko tad ieteikt viniem darīt? Radīt bērnus vai šķirties? Nē taču. Bet viņi riskē. 25% gadījumu viņi var dabūt slimu, 50% gadījumu viņi var dabūt pusslimu gēnu, tādu, kas pārnesīs problēmu nākamajai paaudzei, un tikai 25% gadījumu viņi var atbrīvoties no šā slimā gēna.
Tā ir statistika. Ko darīt? Ir pirmsimplantācijas diagnostika - visā pasaulē sāk ar to strādāt. Ko tas nozīmē? Mums eksistē mākslīgā apaugļošana. Pārim, kurā abiem tiek konstatēti gēnu defekti, - tātad 25% gadījumu piedzims slims bērns -, tiek ieteikta mākslīgā apaugļošana. Katru apaugļotu olšūnu audzē ārpus mātes organisma līdz 12-14 šūnām. Pēc tam paņem tikai vienu no tām un analizē, vai gēnā viss ir kārtībā. Ja kārtībā, tad olšūnu implantē; ja nav kārtībā, ņem nākamo olšūnu. Tādējādi pirms implantācijas tiek analizēti gēni, un tā var attīrīt nākamo paaudzi no slimiem gēniem.

Jautājums: - Pastāstiet par Latvijas zinātnieku līdzšinējiem sasniegumiem gēnu inženierijā!
Elmārs Grēns: - Ar gēnu tehnoloģiju līdz šim ir bijis tā, ka ir radītas galvenokārt rekombinantas baktērijas, kas sintezē medicīnā svarīgus proteīnus - cilvēka inferonu, interleikīnu 2. Tās ir pretvīrusu un pretvēža vielas, ko tagad arī lieto. Tas bija. Tagad vairs nav, jo mūsu industrija šajā jomā nestrādā. Profesors Pauls Pumpēns kopā ar saviem līdzstrādniekiem un Rietumu partneriem radījis jaunus preparātus ar ļoti augstu imunogenitāti, kurus var izmantot kā nākotnes vakcīnas. Ar gēnu inženierijas metodēm sintezē proteīnus - vīrusu apvalkus, kas ir tukši, kuros iekšā nav nukleīnskābes; tālāk šim vīrusa apvalkam izmaina ārējo struktūru, ievietojot tajā kādam citam vīrusam atbilstošus elementus. Tādējādi var pagatavot veselu vakcīnu kokteili no šā vīrusa apvalka, uz kura virsmas būs dažādas adreses, atvasinātas no vairākiem vīrusiem, pret kuriem gribat radīt vakcīnu. Šāda multikomponentu vakcīna varētu būt ļoti perspektīva vakcinācijai pret dažādām slimībām, arī pret AIDS, ja kādam izdosies to kādreiz radīt. Pagaidām diemžēl tādas vakcīnas vēl nav. Toties ir pret daudzām citām slimībām: hepatītu C, hepatītu B, citām vīrusu slimībām, arī bakteriālām slimībām. Tas ir praktisks virziens Latvijā, ko veicina biotehnoloģiskie pētījumi.

Jautājums: - Kopš kura laika Latvijā ir gēnu inženierija?
Elmārs Grēns: - Gēnu inženierijā tiek strādāts kopš astoņdesmito gadu sākuma. Latvijā to sāka Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā; tolaik mēs vēl bijām Molekulārās bioloģijas institūts, vēl agrāk bijām viena laboratorija Organiskās sintēzes institūtā.

Jautājums: - Cik patentu biomedicīnā Latvijā ir piešķirts?
Elmārs Grēns: - Grūti pateikt. Ar patentiem ir ļoti sarežģīti - par tiem vajag maksāt. Pašlaik nevienam īsti naudas nav. Taču var darīt citādi: pieteikt patentu kopā ar kādu ārzemju firmu, bet tad tas vairs tikai daļēji pieder mums. Domāju, ka vispār ir ļoti maz patentu. Tikai daži, un arī tas jau ir ļoti labi.

Jautājums: - Kādas ir gēnu terapijas izmaksas? Piemēram, operācijām?
Elmārs Grēns: - Gēnu terapijas izmaksas es precīzi nezinu. Visas metodes ir eksperimentālas; tas, ko es teicu, - par simtiem protokolu un tūkstošiem pacientu -, līdz šim noticis bez maksas, eksperimentāli. Respektīvi, pacients par to nemaksā, par to maksā klīnika, valsts programmas, fondi. Bet skaidrs, ka tādas gēnu terapijas procedūras varētu maksāt aptuveni tikpat, cik kādas kaulu smadzeņu šūnu transplantācijas, - no 10000 ASV dolāru un vairāk. Turklāt tās ir tikai izmaksas, nevis tirgus cena. Tādas vēl nav, bet būs.

Paldies, bija patīkami redzēt tik daudz jaunu seju. Varbūt kāds no jums ieinteresēsies par šo perspektīvo nozari un atnāks pie mums. Tikai es pieļauju, ka ne uz ilgu laiku, jo bieži vien no mums aiziet mācīties uz labākām Rietumu laboratorijām. Bet tas ir normāli. Ir cits jautājums - kaut daļa no viņiem ātrāk nāktu atpakaļ!


Grēns, Elmārs. Gēnu inženierija. Grām.: Demakova, Helēna (red.) Sarunas III. Rīga: Jaunā akadēmija, 2002. 96.-107. lpp.