thinklist

Najistraživaniji ljudski geni

Softverski inženjer Piter Kerpedijev sastavio je listu gena koji su najviše puta izučavani. Koji se geni na njoj nalaze, a koji bi u budućnosti mogli da zauzmu njihovo mesto

Foto: publicdomainpictures

 

Tekst: Ivana Nikolić

Sve je počelo kada se jedan softverski inženjer – koji je rešio da se „prešaltuje“ na genetiku – zapitao o kojim genima bi valjalo da ima nekakvo znanje kako ne bi ispao smešan u društvu visoko obrazovanih ljudi. Njegov spisak od 20 najistraživanijih gena privukao je pažnju naučne javnosti, te su neki rešili da zasuču rukave i da mu se pridruže.

Piter Kerpedijev je rođen u Bugarskoj, studirao je kompjuterske nauke i biologiju na prestižnom kanadskom univerzitetu u Britanskoj Kolumbiji. Neko vreme radio je u struci, potom je 2010. godine upisao master studije iz oblasti bioinformatike na Univerzitetu u Kopenhagenu, a 2012. doktorske studije na Univerzitetu u Beču (Predviđanje strukture RNK). Trenutno je na postdoktorskim studijama na Medicinskoj školi Harvarda.

Ako vam njegovo ime zvuči poznato, a nije iz gore navedenih razloga, onda je to možda zbog njegove „Mape sporosti“, objavljene 2015. godine, na kojoj se nalazi i, kako sam autor kaže, „relativno dobro povezan Beograd“. Sama mapa obuhvata 28 evropskih gradova i pokazuje koliko vremena treba čoveku da, korišćenjem železnice, stigne iz nekog od tih 28 gradova do bilo kog drugog mesta u Evropi. Kerpedijev je, inače, veliki ljubitelj mapa svih vrsta, pa je tako i njegov zvanični CV napisan upravo korišćenjem mape.

Ono što mu je pomoglo da dođe do najistraživanijih gena je Američka nacionalna medicinska biblioteka, koja godinama označava svaku studiju u svojoj popularnoj PubMed bazi podataka, koja sadrži informacije o ulogama gena. Kerpedijev je, koristeći ovu bazu, izdvojio svaki od tih označenih dokumenata koji opisuje strukturu, funkciju i lokaciju gena ili proteina koji kodira. 

1. 

Kerpedijevljeva analiza je pokazala da je neprikosnoveni broj jedan gen pod nazivom TP53. Kada je on prvi put radio ovo istraživanje, pre oko tri godine, došao je do podatka da su naučnici ispitivali ovaj gen ili protein koji on luči, p53, u oko 6.600 studija. Danas je taj broj prešao 8500, a statistika dalje kaže da se u proseku objave dve studije dnevno koje daju nove detalje o ovom genu. Reč je, naime, o genu koji je takozvani tumor supresor, poznatiji i kao „čuvar genoma“. On je mutiran kod otprilike polovine svih karcinoma čoveka. 

I dok je TP53 verovatno najpoznatiji gen, ostali do kojih je došao Kerpedijev nisu toliko zvučni. On je, zajedno sa prestižnim časopisom Nature, u kome je tekst i objavljen, analizirao deset najistraživanijih gena svih vremena. Oni su opisani u više od 40.000 studija, pokazuje njihovo istraživanje. Od toga se TP53 spominje čak 8.479 puta. 

2. 

TNF (5314 puta) – sa ovog gena se prepisuje informacija za protein pod nazivom faktor nekroze tumora, koji je ime dobio 1975. godine jer se tada verovalo da on ima moć da ubija ćelije tumora. Ipak, kasnije je ustanovljeno da ubijanje ćelija raka nije glavna funkcija ovog proteina, a čak su neka istraživanja pokazala i da njegova primena u borbi protiv kancera ima toksično dejstvo na ljude. Tokom osamdesetih ustanovljeno je da je ovaj gen posrednik upala, pa je tada pažnja usmerena na testiranje antitela koji bi to blokirali. Danas su anti-TNF terapije osnov lečenja upala kao što je reumatoidni artritis. 

3. 

EGFR (4583 puta) – ovaj gen kodira protein koji se zove receptor epidermalnog faktora rasta, koji se proteže ćelijskom membranom tako da jedan kraj proteina ostaje unutar ćelije, a drugi deo se projektuje sa spoljašnje površine ćelije. Mutacije ovog gena imaju velike veze sa karcinomom pluća.

4. 

VEGFA (4059 puta) – vaskularni endotelni faktor rasta, koji utiče na rast krvnih sudova.

5. 

APOE (3977 puta) – apolipoprotein ima veoma važnu ulogu u regulisanju holesterola i lipoproteina. Ovaj gen se jedno vreme nalazio na prvom mestu na listi najproučavanijih. Najpre je, negde sredinom sedamdesetih, opisan kao transporter koji pomaže u čišćenju holesterola iz krvi, koji može da pomogne i u prevenciji srčanih oboljenja. Krajem osamdesetih godina prošlog veka ustanovljeno je da je prisustvo jedne posebne vrste ovog gena – APOE4 – povezano sa rizikom od obolevanja od Alchajmerove bolesti, pa su se mnoga istraživanja fokusirala na to da vide kako i da li ovaj protein može da se koristi u borbi protiv bolesti zaboravljanja. 

6. 

IL6 (3930 puta) – ovaj gen ima nekoliko važnih uloga kada je reč o imunitetu.

7. 

TGFB1 (3715 puta) – protein koji ovaj gen kodira kontroliše diferencijaciju i umnožavanje (proliferaciju) ćelija.

8. 

MTHFR (3256 puta) – pomaže u prerađivanju amino-kiselina.

9. 

ESR1 (2864 puta) – protein koji kodira ovaj gen je fokus prilikom istraživanja o raku dojke, jajnika i endometrijuma.

10.

AKT1 (2791 put) – kodira protein koji fosforiliše druge proteine kako bi ih aktivirao.

Američka, nacionalna medicinska biblioteka, Foto: Wikimedia

 

Trendovi u proučavanju gena

Osim što je zanimljivo videti koji su to delići ljudskog nasleđa koji su najviše izučavani, svakako je interesantno i to da se fokus naučnika i istraživača menjao iz decenije u deceniju. Naime, različiti geni su okupirali njihovu pažnju u različito vreme, pa je tako, na primer, krajem sedamdesetih i početkom osamdesetih u centru njihovog interesovanja bio hemogoblin (čak više od 10 odsto svih studija iz oblasti ljudske genetike je pre 1985. godine bilo o hemoglobinu). Trendovi u istraživanju zapravo prate nova saznanja u oblasti genetskih bolesti, otkrića novih infektivnih bolesti itd.

Nakon hemoglobina, u centru pažnje – ili u modi – bio je gen CD4, i to zbog njegove uloge kod infektivnih bolesti. Od 1987. pa sve do 1996. ovo je bio najzastupljeniji gen u biomedicinskoj literaturi. Otkriveno je da HIV koristi receptore ovog gena kako bi ušao u ćeliju, pa je tako krajem osamdesetih nekoliko kompanija pokušavalo da dođe do terapeutskih dejstva proteina CD4, u nameri da ubiju čestice HIV-a pre no što one zaraze zdravu ćeliju. Međutim, njihovi pokušaju nisu urodili plodom. 

Osim kod HIV-a, popularnost ovog gena se pred kraj prošlog veka vezivala i za imunologiju. Tako su 1986. godine naučnici ustanovili da ćelije koje eksprimiraju ovaj gen mogu da se podele na dve različite populacije: onu koja eliminiše bakterije i viruse koji mogu da zaraze ćeliju, i onu koja štiti od parazita koji uzrokuju bolesti bez invazije na samu ćeliju. 

Kasnije je otkriveno da, osim receptora gena CD4, HIV koristi još jedan receptor da uđe u zdrave ćelije – receptor gena CCR5. Ova dva i još jedan, protein CHCR4, još su u fokusu intenzivnog i globalnog istraživanja o HIV-u. Cilj je, naravno, onemogućiti virusu da uđe u ćeliju, ali on još nije ostvaren. 

Nakon CD4, gen koji je dominirao istraživanjima tokom devedesetih godina (i tri pune godine bio najnavođeniji gen u medicinskoj literaturi) bio je GRB2, koji je, između ostalog, zadužen za komunikaciju među ćelijama. Razlog njegove tadašnje dominacije bila je njegova višestruka uloga u regulaciji različitih procesa u ćelijama. Sve je počelo kada je 1992. godine biohemičar sa Univerziteta Jejl u SAD Džozef Šlezinger pokazao da protein koji enkodira gen GRB2 sadrži i proteine koji su uključeni u rast i opstanak ćelije.

Ovo, ali i rad drugih naučnika, otvorili su polje istraživanja o takozvanoj transdukciji ili prenosu signala (mehanizam kojim se konvertuju mehanički/hemijski ćelijski stimulusi u specifični ćelijski odgovor; prenos signala započinje sa receptorskim signalom, i završava se sa promenom ćelijske funkcije). 

Ipak, GRB2 je – mogao bi neko da kaže – trinaesto prase na listi najproučavanijih gena: on nije ni direktan uzrok neke bolesti niti je cilj nekog leka.

Ćelija H9 T inficirana HIV-om, foto: NIAID, Flickr

 

Koji bi geni mogli da se nađu na novim listama?

Tomas Šteger, sistemski biolog sa Univerziteta Nortvestern u Evanstonu, SAD, kaže da se značaj gena dovodi u vezu sa njegovim osobinama – nivoima na kojima se izražava, karaktersitikama njegove strukture i slično. On tvrdi da može da predvidi koji će tačno geni privući najviše pažnje istraživača, i to jednostavnim priključivanjem takvih atributa u algoritam. Šteger kaže da sve ovo ima mnogo veze sa mogućnošću otkrivanja – geni koji su popularni i danas otkriveni su zahvaljujući alatima koji su u to vreme istraživačima bili na raspolaganju. Prema njegovim rečima neke stvari je lakše proučavati od drugih i to je problem, jer veliki broj gena ostaje nekategorizovan i neistražen, ostavljajući velike praznine u razumevanju ljudskog zdravlja i bolesti.

Šteger je takođe pratio i kako se i proučavanje opštih karakteristika popularnih gena promenilo tokom vremena. Tako je otkrio da su, na primer, osamdesetih godina naučnici bili najviše fokusirani na one gene čiji su se proteinski proizvodi izlučivali van ćelija. To je najverovatnije zato što je ove proteine bilo najlakše izolovati i proučavati. Tek je relativno skoro pažnja istraživača usmerena na gene čiji se produkti nalaze unutar samih ćelija.

Helen En Kuri, istoričarka nauke sa Univerziteta u Kembridžu u Velikoj Britaniji, smatra da veliku ulogu u istraživanju i otkrivanju gena imaju „isprepleteni tehnički, društveni i ekonomski faktori“. A koji će geni „ukrasti mesto“ genima sa aktuelene liste od deset najproučavanijih jedinica nasleđa svih vremena? To ćemo tek videti, i na tu novu (ako uopšte bude potpuno nova liste) uticaće razni faktori – između ostalog, društveni pritisak, medicinske potrebe, biologija, biznis prilike, tvrde eksperti.

 

 

Istražite druge tekstove:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

CPN
Ulica kralja Petra 46
11000 Beograd
Republika Srbija
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs