A Hét 1990/2 (35. évfolyam, 27-52. szám)
1990-09-07 / 36. szám
MIT OPERÁL A GÉNSEBÉSZ, avagy kell-e félnünk a genetikusoktól? írásunk első részében tisztáztuk, hogy a génsebészet biokémiai-genetikai-mikrobiológiai módszereivel előállított hibrid-DNS csak akkor válhat hasznossá, ha be tud épülni egy gazdasejt génállományába. Az Így beépült új genetikai információt a gazdasejt RNS-e lemásolja s a másolatot továbbítja a sejt fehérjegyáraihoz, a riboszómákhoz. Végeredményben tehát a génsebészet terméke, „haszna" egy fehérje. A fehérjék pedig az élő szervezet felépítésében s anyagcseréjében alapvető jelentőségű vegyületek. A hormonok, enzimek, ellenanyagok — mindmind fehérjék. Ennek megfelelően a génsebészet végterméke is e három létfontosságú fehérje valamelyike. S bár a génsebészet első kísérteti eredményeiről szóló híradás még nincs húszéves sem, az eredmények ipari felhasználása a fejlett államokban ma már hétköznapi dqlognak számit. E gyors előretörés annak volt köszönhető, hogy az alapötlet — az élő sejtek által termelt fehérjék felhasználása — tulajdonképpen egyidős az emberiséggel. A ma fellengzősen biotechnológiának nevezett művelet prototípusait, az alkoholos erjesztést vagy a kenyér dagasztásáhQz nélkülözhetetlen élesztőt ősiidők óta ismerik és használják az emberek. A biotechnológia modern fellendülése századunk közepén indult meg az antibiotikumok nagyüzemi előállításával, t' részleteiben is kidolgozott műszaki alapra épült rá a génsebészet a 70-es évek végén. Nyugaton ma már lépten-nyomon találkozhatunk a DNS- klónozást felhasználó biotechnológiai vállalatokkal. GÉNSEBÉSZETI TERMÉK A CUKORBETEGSÉG GYÓGYÍTÁSÁBAN Cukorbetegség esetében megcsappan a vérben a szölöcukor felhasználásához szükséges hormon, az inzulin mennyisége. Súlyos esetben a beteg csak úgy maradhat életben, ha e létfontosságú szabályozó fehérjét mesterségesen, injekcióval juttatjuk be a vérbe. Az inzulint a hasnyálmirigy nevű belső elválasztású szervünk termeli. A 80-as évek végéig a sertés ill. szarvasmarha hasnyálmirigyéből kivont inzulinnal gyógyították a cukorbetegeket. Ma már a génsebészet jóvoltából baktériumokkal előállított emberi inzulin is a gyógyítás szolgálatában áll. Tekintsük át röviden az emberi inzulin géntechnológiai előállításának menetét. Mindenekelőtt elő kellett állítani az inzulin génjét, azaz meg kellett ismerni az inzulin termelésére vonatkozó „utasítás" pontos bázissorrendjét. Mint ismeretes, erről az utasításról készít hű másolatot az RNS, amely nagy mennyiségben található a hasnyálmirigy inzulintermelő sejtjeiben. E sejtekből kivont RNS-ről az ún. reverz transzkriptáz (visszaíró enzim) egy kiegészítő DNS-szálat készít, amely egy további enzim segítségével kétszálas „csigalépcsővé", DNS-sé alakítható. Az így mesterségesen előállított inzulin- gént kell tehát bejuttatni a gazdasejtbe. Az inzulingént egy plazmidba építik be, amely behatol az Escherichia coli nevű bélbaktériumba. Az így bejutott inzulingén nemcsak a megkettőződésre (szaporodásra) képes, hanem felhasználva a gazdasejt nyersanyagát (aminosavait) s „berendezéseit" (RNS, riboszómák, enzimek) géntermék, azaz inzulin termeltetésére is. Hasonló módon, s szintén E. coli gazdasejtként való használásával oldódott meg az interferon ipari méretű előállításának problémája is. Az interferon olyan vírusellenes anyag, amely a sejtnek vírussal való fertőzésekor keletkezik. E. coli baktériumot vagy élesztőgombát használnak a sajtkészítésnél nélkülözhetetlen oltó (rennin) géntechnológiai előállításakor is. Mint jeleztük, az ellenanyagok (antitestek) szintén fehérje természetűek, s így géntechnológiai előállításunknak nincs akadálya. Szervezetünk immunrendszere ellenanyagtermeléssel reagál a testbe bejutó idegen anyagok, antigének jelenlétére. E biológiai reakciót használjuk az ún. aktív immunizáláskor. közismertebb nevén g védőoltáskor. Ilyenkor elölt vírust juttatunk be kis mennyiségben a szervezetbe. A már nem élő kórokozó nem betegiti meg a testet, viszont antigén természete elölt állapotban is megmarad, s ellenanyag-termelésre készteti szervezetünket. A hagyományos védőoltás azonban bizonyos veszélyeket is rejt magában : nem mindig sikerül teljesen megölni az antigénnek szánt kórokozót, illetve a nem kellően tisztított oltóanyag túlérzékenységi (allergiás) reakciót is kiválthat. E veszélyeket küszöböli ki a génsebészeti eljárással előállított oltóanyag. Hazánkban 1987 óta ilyen, géntechnológiával előállított oltóanyaggal oltanak a rendkívül fertőzöképes B-típusú májgyulladás („fertőző sárgaság") ellen. S a génsebészetben bizakodnak az AIDS-töl rettegök milliói is: egy géntechnológiával szerzett oltóanyag talán meg tudja fékezni századunk nagy járványát is. A GÉNSEBÉSZET A KÓRFELISMERÉS SZOLGÁLATÁBAN A génsebészet egy új, eddig ismeretlen kórismézö lehetőséget kínál az orvosoknak. Segítségével bizonyos öröklődő betegségek már az anyaméhen belüli élet során felismerhetők s ha az élettel összeegyeztethetetlen kórról van szó, a terhesség megszakításával meg lehet akadályozni a súlyosan károsodott magzat megszületését. Az új módszer leghamarabb a vérszegénység örökletes formáinak felismerésében nyert polgárjogot. Testünk vörösvérsejtjeiben egy hemoglobin nevű vérfesték köti meg s szállítja az oxigént. A hemoglobin négy globin nevű fehérjeláncból és egy hem nevű vastartalmú vegyületböl áll. Létezik egy ún. sarlósejtes vérszegénység: a beteg vérsejtjei mikroszkóp alatt jellegzetesen sarló alakot mutatnak. Ennek, a néger lakosság körében népbetegségnek számitó kórnak ma már jól ismerjük az okát: az ún. béta-globint kódoló génben mutáció keletkezett. Mint jeleztük, a fehérje egy-egy aminosavát a gén szigorúan megszabott három bázisa határozza meg. Az egészséges ember béta-giobinjának 5., 6. és 7. aminosavjait a következő bázis-hármasok kódolják: CCT, GAG, GAG. A betegben a 6. aminosav hármasában mutáció, azaz báziscsere mutatható ki! A GAG GTG-re változott. Ennek következményeként a globin-fehérjében a glutaminsav helyét a Valin nevű aminosav foglalja el. E kis változás elég a sarlósejt kialakulásához s ezzel az oxigénkötő képesség csökkenéséhez. A génsebészeti, diagnosztika lényege: sikerült találni egy olyan restrikciós endonukleázt, amely a DNS-ben a CTGAG sorrendet ismeri fel, azaz e helyütt azonosítja a DNS molekuláját. Ez a sorrend azonos az 5. és 6. aminosav bázisainak szekvenciájával — ha egészséges egyénről van szó. A betegnél azonban a mutáció következtében a sorrend a következő: CCT GTG. A logikus következmény: az enzim ezt a sorrendet nem ismerheti fel, azaz a DNS-ben megszűnik a hasítóhely. Így e pontmutációt tartalmazó génszakasz az enzimmel való reagálás során nem hasad két részre, hanem egyben marad. Az egészséges Ezzel a Kalifornia Egyetem virus-laboratóriumában üzemeltető készülékkel az átültetett gének által kódolt fehérjék is elkülöníthetők ember génjéből nyerhető 175 és 201 nukleotid hosszúságú szeletek helyett egy 376 nukleotidnyi kóros szakasz válik kimutathatóvá. Ez utóbbi eset viszont azt jelenti, hogy a magzat mindkét szülőtől hibás gént örökölt, amely a ma még gyógyíthatatlan súlyos vérszegénységhez vezetne. Orvosi és emberi szempontból is indokolt tehát a művi megszakítás. A RESZKETŐ EGEREK GÉNSEBÉSZETI GYÓGYÍTÁSA Mivel az öröklődő betegségek hátterében gyakran egy-egy gén hiánya vagy sérülése áll, már a génsebészeti kísérletek kezdetekor felmerült az ún. génterápia lehetősége. Magyarán : ha pótolni tudnák a hiányzó gént, az általa kódolt fehérje újra termelődne. Ezt az elméleti megfontolást ma már egy „gyakorlati" eredmény is támogatja: az ún. reszkető egerek sikeres génterápiája. Van egy bizonyos egértörzs, melynek tagjai kéthetes korukban elkezdenek reszketni. A reszketés egyre fokozódik, végül görcsök lépnek fel és a reszkető egerek rövid időn belül elpusztulnak. Boncolással gyorsan kideríthető a kór lényege: az egerek idegrostjairól hiányzik a velöhüvely. Normális körülmények között ugyanis az idegrostok körül a szigetelőburokhoz hasonló hüvely kezd kifejlődni a világrajövetel utáni második hét vége felé. A velőhüvely alapanyaga a mielin nevű fehérje, melynek termelését egy kb. 32 000 nukleotidból álló gén irányítja. A reszkető egerek kromoszómájából hiányzik a mielinfehérjét kódoló gén. A megoldás lát szólag egyszerű: a hiányzó gént be kell ültetni a reszkető egérből származó megtermékenyített petesejtbe. Ennek gyakorlati megvalósítása azonban sokkal bonyolultabb : a géntechnológiát a lombikbébi módszerrel kell kombinálni. A megtermékenyített nőstényből kiemelik a petesejtet. A sejtmagba beoltják a génsebészeti úton előállított mielingént. A megtermékenyített petesejt első osztódása után a két sejtből álló magzatkezderrjényt egy másik, a megtermékenyített pete befogadására alkalmassá tett egér méhébe ültetik. Ha a rendkívül precíz munkát igénylő művelet sikerül, a míelingén működni kezd: hatására az újszülött egér idegrostjait velöhüvely kezdi beburkolni. Sikerült tehát egy súlyos genetikai ártalom kifejlődését negakadályozni. EMBERI GÉNTERÁPIA - TALÁN A 21. SZÁZADBAN Valószínű, hogy a reszkető egerek esete adta az ötletet Robin Cooknak 1989-ben a Mutáció c. regénye megírásához. A Kóma. Járvány s több más orvosi környezetben játszódó sikerkönyv szerzője 1978-ban indítja a történetet. Egy lombikbébi-módszerrel megszületendő gyermek kromoszómájába olyan gént juttatnak be, melynek terméke az agysejteket fokozott szaporodásra készteti. Az így megszületendő gyermek szellemi képességei már óvodás korában elérik a zsenikre jellemző intelligenciahányadost. írói fantáziálás vagy a közeli jövő felcsillantása a Mutáció? Nos, inkább az első! A közeljövőben ugyanis sem arra nem számíthatunk, hogy egy új típusú, testi s lelki fogyatékosságtól mentes embert „állítunk elő" génsebészeti beavatkozással, sem pedig arra, hogy az öröklött kórban szenvedőket génterápiával meggyógyíthatjuk. Az ember génkészlete ugyanis a megtermékenyítéskor az anya petesejtjének és az apa ondósejtjének génállományából áll össze. Általában már ekkor eldől, hogy került-e be az új, közös genómba sérült vagy hiányos gén. A génterápia tehát, elméletileg, itt segíthetne az egészséges gén beültetésével. Ehhez viszont szükséges az egészséges gén ismerete. Tudjuk, hogy az ember 23 kromoszómapárból álló génállománya mintegy 100 000 gént tartalmaz. Az emberi géntérkép összeállításával foglalkozó világkongresszus 1985-ben még csak 249 izolált emberi génről tudott beszámolni. Ezek közül mintegy 150 génről tudjuk pontosan, melyik kromoszómán, annak melyik részén helyezkedik el. Még kevesebbre tehető azon gének száma, melyekről ismeretes, hogy módosulásuk, sérülésük milyen betegséget von maga után. Elméletileg tehát e kisszámú esetben — távoli célként — számításba jöhet a génsebészeti beavatkozás. Olyan összetett tulajdonság azonban, mint az intelligencia semmiképpen sem köthető egyetlen, vagy akár kisszámú gén működéséhez. Génsebészetileg tehát sem a közeli, sem a távoli jövőben nem fogunk tudni a Cook-regény szuperintelligens „kimérájához" hasonló csodagyerekeket a világra segíteni. Leszögezhetjük tehát, hogy a génsebészet közvetlen haszna az orvostudomány számára csekély. Közvetett haszna azonban, a már említett hormonok, enzimek, oltóanyagok nagyipari termelésé, ill. egyes örökletes betegségek minél korábbi felismerését tekintve, napról napra nő. Veszélye pedig, a kezdeti hiedelemmel ellentétben elhanyagolható. dr. KISS LÁSZLÓ 16
