Дубравка Вејновић, молекуларни биолог – генетичар и стручна сарадница за међународну сарадњу Центра за промоцију науке, 6. јуна 2017. године, на Биолошком факултету Универзитета у Београду одбранила је докторску тезу под називом „Повезаност полиморфизама гена који кодирају ензиме фолатног циклуса са ефикасношћу и токсичношћу метотрексата код пацијената са реуматоидним артритисом“ из области фармакогенетике, и тиме стекла звање доктора наука.

Резултати овог истраживања представљају значајан допринос персонализацији терапије у лечењу реуматоидног артритиса, болести која погађа око један одсто светског становништва и која доводи до прогресивних деформација, као и великог социоекономског терета за појединца и друштво у целини.

Вишегодишње истраживање спровела је на Институту за хуману генетику Медицинског факултета Универзитета у Београду, а у сарадњи са Институтом за реуматологију под менторством проф. др Биљане Јекић са Медицинског факултета Универзитета у Београду и проф. др Софије Павковић Лучић са Биолошког факултета Универзитета у Београду.

У студију су била укључена чак 243 пацијента са реуматоидним артритисом који су примали терапију метотрексатом, леком који спада у групу фолатних аналога, а осим за третирање аутоимуних болести (РА, Кронова болест, псоријаза) користи се и за лечење одређених врста канцера.

Међутим, само 40 до 60 одсто пацијената показује добар одговор на терапију, док је 10 до 30 одсто њих принуђено да прекине лечење услед токсичних ефеката овог лека. 

Дубравка и њен истраживачки тим анализирали су гене који су кључни за метаболизам лека – гене за транспортерске молекуле, затим циљне молекуле на које лек делује и ензиме укључене у метаболисање лека.

Откривене су чак две генетичке варијације (полиморфизма) у главном промоторском региону гена DHFR који кодира ензим дихидрофолат редуктазу, један од главних циљних молекула на које лек метотрексат делује, а који могу деловати протективно у смислу опште токсичности лека као и у смислу токсичних ефеката на јетру.

Такође, анализирани су и полиморфизми у генима RFC-1, MTHFR и  MTHFD-1, али значајан допринос ових варијанти у смислу утицаја на терапију није уочен.

Ово је прво истраживање које се бавило испитивањем полиморфизaма C35Т И 63/91 у DHFR гену у односу на терапијски одговор на метотрексат.

Очекује се да добијени резултати буду укључени у нови фармакогенетички модел за предвиђање и оптимизацију терапије метотрексатом код пацијената са реуматоидним артритисом и да нађу клиничку примену.

Др Дубравка Вејновић је такође ангажована као независни експерт за етичку процену истраживања у програму Хоризонт 2020 Европске комисије, а однедавно и као научни евалуатор пројеката у истом програму.

Први радни састанак у оквиру европског пројекта Hypatia одржава се у периоду од 2. до 4. новембра 2015. године у научном центру НЕМО у Холандији. Пројекат Hypatia је финансиран од стране Европске комисије као пројекат из програма Хоризонт 2020. Центар за промоцију науке један је од десет партнера у конзорцијуму и треба да развије и спроведе стратегију комуникације током трајања пројекта са свим релевантним циљним групама.

Радни састанак који се одржава у Амстердаму је прилика да се сви партнери на пројекту боље упознају. Дубравка Вејновић, координаторка пројекта испред ЦПН-а, представила је рад Центра као и улогу и очекивања које ЦПН има у оквиру пројекта Hypatia. Састанку је присуствовало 30 учесника, а поред представљања свих партнера и учесника на пројекту, радни састанак је обухватио и радионице, дискусије по групама као и разматрање стратегија дисеминације пројекта.

Трогодишњи пројекат Hypatia званично је започет у августу 2015. године, а један од његових приоритених циљева је израда алата и упутстава како да се младе девојке, посебно из СТЕМ сфере (Science, Technology, Engineering and Mathematics) мотивишу да своје каријере граде у науци чиме ће наука постати инклузивнија. Hypatia ће бити имплементирана у 14 земаља широм Европске уније, у школама, музејима и различитим научним институцијама.

Пројекат је окренут младима узраста од 13 до 18 година, а активности ће обухватити едукацију и разговоре о томе да наука није „резервисана“ махом за дечаке, као и да не постоји никаква родна предиспозиција када је бављење науком у питању. Девојке могу бити и јесу једнако успешне као и њихове колеге у свим научним областима.

Пише: Дубравка Вејновић

Јерусалим, чувени библијски град у коме се преплићу највеће светске религије, угостио је учеснике једне од најважнијих европских годишњих конференција  на тему промоције и популаризације науке.

Центар за промоцију науке био је један од учесника годишње конференције Европске асоцијације научних манифестација (European Science Events Association) одржанe од 21. до 23. маја у Bloomfiled Science Museum-у у Јерусалиму.  

EUSEA je oснована 2001. године и тренутно окупља 95 чланова из 36 земаља са циљем унапређења сарадње организатора научнопопуларних догађаја. Како је на прошлогодишњој конференцији у Даблину изгласано да наредна буде одржана у Изреалу, очекивано је било да учеснике конференције угости Блумфилд музеј у Јеусалиму, који је прошле године обележио двадесетогодишњицу постојања и ради у склопу Хебрејског универзитета.

Посебно важно за Центар за промоцију науке било је учешће на генералној скупштини EUSEA као и панел-сесији о организацији ученичких парламената у сарадњи са организацијом Wissenschaft im Dialog (Наука кроз дијалог) из Немачке, што је један од бројних пројеката ЦПН-а. Кроз симулацију парламента ученици, од 15 до 19 година старости, имаће могућност да искусе како се доносе одлуке у скупштини и искажу сопствене идеје.

На генералној скупштини за домаћина следеће EUSEA конферецније великом већином гласова изабрана је Данска, где се наредне године одржава и ESOF (Euroscinece Open Forum), истакнути догађај који окупља на хиљаде научника, компанија, студената, али и припадника шире јавности. С нестрпљењем очекујемо наредни сусрет са колегама и сарадницима из Европе како бисмо разменили драгоцена искуства и заједно наставили да унапређујемо промоцију и популаризацију науке.

Истражите више о Европској асоцијацији научних догађаја

Текст: Дубравка Вејновић, ЦПН

Kолико пута чуjете некога да каже: „Ми звездаши, ми Београђани, ми Eвропљани, ми студенти, ми хедонисти, спортисти, генетичари…“ Изгледа да људи воле поделе. Mогуће jе да желе да осете како припадаjу одређеноj групи.

Људе можемо груписати на много начина. Глобалну хуману популациjу, ипак, наjчешће делимо на расе. Сматра се да термин раса потиче од арапског „рас“, које има више значења – глава, порекло, срж, есенциjа. Арапска номадска друштва користила су оваj термин да би означилa племенско порекло поjединца.

Kласификациjа људи обично се врши на основу одређених фенотипских карактеристика за коjе се веруjе да су присутне код свих припадника дате групе. Kарл Лине jе 1735. поделио све људе на основу боjе коже на четири групе или подврсте и доделио им одређене типове личности.

1. Homo sapiens americanus – црвенокошци, колерици
2. H. s. europaeus – Eвропљани или белци, сангвиници (активни)
3. H. s. asiaticus – Aзиjати,  меланхолици
4. H. s. afer – негроиди, флегматици (лукави, лењи и немарни)

Јохан Фрајдрих Блуменбах је у делу Тhe Нatural Vareties of Мankind, обjављеном 1775, предлагао сличну класификациjу, али не и хиjерархиjу. Такође, приметио jе да jедан вариjетет људи постепено прелази у други и да jе стога немогуће поставити jасна разганичења. Исте године Кант у делу Über die verschiedenen Rassen der Мenschen, (О различитим расама људи) пише: „Индиjанци поседуjу бедан таленат, црнци су далеко испод њих.“

Томас Џеферсон сматрао jе да су Aфриканци инфериорни у односу на белце, посебно када jе интелигенциjа у питању и да поседуjу неприродне сексуалне апетите, али jе описао Индиjанце као jеднаке белим људима.

Чарлс Ваjт, хирург коjи jе живео краjем 18. века, веровао jе да су белци и црнци различите врсте, а броjни антрополози покушавали су да научно докажу да сy црнци друга врста и да су потомци из расно мешаних веза физички слаби и стерилни. Након америчког цивилног рата (1861–1865) лекари са jуга писали су текстове у коjима су тврдили да црнци изумиру, jер нису навикли на слободу, те да ће заправо имати користи од поновног враћања у статус робова.

Научни расизам

Колико год чудно звучало, научноj заjедници ниjе увек полазило за руком да се дистанцира од оваквих расистичких идеjа. Jедан од наjекстремниjих примера научног расизма jесте драпетоманиjа – ментално обољење које је описао Семјуел Картраjт 1851, а испољава се код црних робова у виду (гле чуда!) покушаjа бежања од своjих господара и ослобађања од ропства. Реч потиче од грчких речи drapetes δραπετης – бег i mania μανια – лудило.

Као превенциjа ове болести препоручивано jе бичевање робова до изнемоглости. Док jе ово епохално откриће било широко прихваћено на jугу и чланак са одушевљењем прештампаван, на северу jе био предмет подсмеха. Поjавила се и сатирична анализа чланка Фредерика Олмстеда коjи jе приметио да jе познато да и слуге белци беже, па jе поставио хипотезу да су заправо бели, европски трговци донели ту болест у Африку.

Не постоjи широко прихваћена дефинициjа расе, бар кад је о људима реч. Када потражите дефинициjу расе на интернету наићи ћете на броjне предлоге, често уз подугачко обjашњење да jе поjам раса проблематичан, како са научне тако и са социолошке тачке гледишта. Антрополози су предлагали различите системе класификациjе на расе засноване на видљивим карактеристикама као што су боjа коже, пропорциjе тела, тип косе, облик очиjу и носа, облик лобање, али никад нису постигли сагласност ни о броjу раса. Таj броj jе варирао од три па до чак 200.

Кожа у нијансама

Ако покушамо расу да одредимо на основу боjе коже, што jе наjчешће и случаj, наилазимо на огроман проблем. У свакоj популациjи постоjи велики броj вариjетета у ниjанси коже. Неко кога би у Африци сматрали бледоликим био би окарактерисан као тамнопут у северним пределима! Иако неке карактеристике показуjу тенденциjу да се групишу у одређеним регионима, практично све наше карактеристике присутне су у многим популациjама и различитим географским просторима. Тамна боjа коже, на пример, не jавља се само у Африци већ у свим регионима око екватора.

Карактеристике се у генетици често деле на менделовске (по Грегору Менделу) или квалитативне и квантитативне. Код прве групе ситуациjа jе недвосмислена – дата особина jе присутна или не, условљена jе jедним или врло малим броjем гена и утицаj средине jе занемарљив (фенилкетонуриjа или Хантингтонова болест), док квантитативне особине континуирано варираjу у популациjи, детерминисане су великим броjем гена (полигенски карактер) и утицаj средине jе значаjан (висина, интелигенциjа, боjа коже). Што jе више гена коjи одређуjу неку особину, то jе она правилниjе дистрибуирана у популациjи.

Наjвећи броj карактеристика коjе се узимаjу као основа за класификациjу људи на расе показуjе континуирану вариjабилност. О генетици видљивих особина данас се поуздано зна то да су оне кодиране комплексним генетичким системима. Нпр. процењено jе да броj гена коjи значаjно утичу на боjу коже иде и до 20. Сваки од тих гена вероватно има више функционалних алела. Вариjациjа у боjи коже jе, дакле, мултифакториjална одлика са броjним главним детерминишућим генима, неколико гена модификатора и утицаjима средине као што jе UV зрачење.

Врло вероватна jе и теориjа да jе различита боjа коже резултат природне селекциjе коjа jе фаворизовала тамну боjу у пределима са доста сунца како би се тело заштитило од опекотина, рака коже, а светлу кожу у пределима сиромашним сунчаним данима како би се омогућило телу да произбоди довољно витамина D.

Боја гена

Како меримо степен генетичке диференциjациjе? Односно, како квантификовати колико се на нивоу гена заиста разликуjемо? У популационоj генетици наjчешће се барата поjмом фреквенциjе генотипова коjи нам говори колико jе нека генска вариjаната заступљена у одређеноj групи jединки.

Индекс фиксациjе (Fst) увео jе Раjт 1965. као параметар коjи мери сва одступања учесталости генотипова од очекиване тзв. Харди-Ваjнбергове равнотеже. Другим речима, то jе показатељ степена смањења хетерозиготности услед генетичких разлика између субпопулациjа у односу на очекивану хетерозиготност када популациjа ниjе структурирана.

Fst= 1-(Hdobijeno/Hočekivano)=1-(Hdob/2pq)

2pq – очекивана пропорција хетерозигота у популацији у равнотежи

Дакле, битно jе уочити да што jе индекс фиксациjе већи, то jе и генетичка структурираност популациjе већа. Fst се може лако проценити користећи генетичке маркере. За људе је просечна вредност овог параметра релативно мала, између 0,10 и 0,15. У поређењу са популациjама других сисара генетичка диференциjациjа између људских популациjа спада у ред наjнижих вредности. На пример, сличне анализе за слонове дале су вредности Fst од 0,4, а за популациjе коjота и муфлона варирале су између 0,2 и 0,3.

Свакако треба имати на уму и то да смо ми релативно млада врста код коjе ниjе било довољно времена за већи степен међупопулационе диференциjациjе, као и то да jе присутна висока стопа протока гена између људских популациjа услед огромне мобилности људи. Такође, познато jе да процес специjациjе (диференцирање врста и подврста) у наjвећоj мери узрокуjе изолациjа локалних популациjа и природна селекциjа коjа делуjе у различитим стаништима. На основу броjних палеонтолошких и генетичких података знамо да ниjедна људска популациjа ниjе била изолована довољно дуго или бар не у потпуности изолована како би се у оквиру ње створиле независне генетичке промене.

Загледани у ДНК

Ако на нивоу ДНК посматрамо два човека, разликуjу се на jедном месту у 1300 базних парова, што значи да су 99,9% идентични по ДНК секвенцама. Оваj параметар назива се просечни нуклеотидни диверзитет π и за људе, дакле, износи 1/1300. Мишеви и винске мушице (омиљени модел организми генетичара) имаjу око десет пута већи нуклеотидни диверзитет. И ови подаци указуjу на скорашње порекло наше врсте од мале оснивачке популациjе. Шимпанзе се разликуjу у jедноj бази на сваких 750, а гориле на 650 базних парова. Људи показуjу далеко мањи генетички диверзитет у поређењу са другим врстама.

И на краjу, научници су дали одговор и на питање колико од укупне генске вариjабилности чине међугрупне разлике – око 85% генске вариjабилности одлази на индивидуалне разлике припадника исте популациjе, а само 15% на разлике између популациjа. Да поjедноставимо, више се разликуjемо међусобно, уколико поредимо било коjе две особе из неког нпр. разреда ученика, него што би се разликовали када упоредимо таj разред са разредом из Кине.

На основу ових разлика генетика даје јасан одговор – ниjе могуће извршити успешну класификациjу популациjа људи на расе!

Наш организам jе комплексна лабораториjа у коjоj се непрекидно одвиjа на хиљаде реакциjа. Нека хемиjска jедињења се разграђуjу, друга се синтетишу, нека напуштаjу наше тело, а нека складиште у одређеним ћелиjама.

 Замислите како би било да у сваком тренутку можемо да пратимо све ове замршене биохемиjске процесе и меримо нивое различитих jедињења у реалном времену? Уз помоћ миниjатурних сензора стално присутних у крвотоку били бисмо у стању да детектуjемо многе болести у наjраниjим фазама, прилагодимо терапиjу сваком пациjенту понаособ и добиjамо тренутне информациjе о одговору нашег организма на стрес, лек, одређене врсте хране или инфекциjу.

 Овако прикупљени подаци аутоматски би се слали у наш електронски здравствени картон и алармирали лекара уколико нешто ниjе у реду. Тако би наш лекар могао и пре него што се симптоми поjаве да нас упозори на наилазећи проблем.

 Ово би нам пружило шансу да спречимо или ублажимо броjна патолошка стања попут инфаркта, можданог удара, хипогликемиjе или епилептичног напада. Неки продукти ћелија канцера, на пример, циркулишу крвотоком много пре него што су регуларни клинички тестови у стању да их детектују.

 Истражите друга ОТВОРЕНА ПИТАЊА САВРЕМЕНЕ НАУКЕ.

Ово питање интригира научнике и jавност од када смо спознали његово величанство ген. Но, дебата nature vs. nurture (урођено/стечено, природа или одгоj) децениjама не губи на актуелности.

 Jединствена комбинациjа гена коjа нам jе припала у животноj лутриjи одређуjе да ли ћемо бити ниски или високи, хоћемо ли имати склоност ка науци, спорту или музици, да ли имамо предиспозициjе за одређене болести… Али оно што нас чини баш оваквима какви jесмо нису само гени. Данас знамо да настанак одређеног фенотипа од датог генотипа зависи од интеракциjе између гена и интеракциjе између гена и средине.

 Сви смо ми настали спајањем пронуклеуса јајне ћелије и сперматозоида и све ћелије нашег тела потичу из накнадних деоба и према томе садрже исти сет гена.

 Ћелије зигота су плурипотентне, што значи да се могу развити у било који тип ћелије. Оно по чему се разликују диференциране ћелије јесте селективно коришћење генетске информације, односно „укључивање и искључивање“ одређених гена. 

 Откриће да неки од процеса којима се „искључују“ гени могу бити реверзибилни, односно повратни, отворило је бројне могућности, али и питања. У коjоj мери и на коjе све начине фактори средине утичу на генску експресиjу само је једно од њих.

 Истражите друга ОТВОРЕНА ПИТАЊА САВРЕМЕНЕ НАУКЕ.

Текст: Дубравка Вејновић

Савремено тржиште обилуjе производима коjи су прилагођени одређеним групама потрошача – имамо креме за масну, суву, проблематичну кожу, шампоне за оштећену, фарбану, светлу или тамну косу, посебне детерџенте за бели, шарени и тамни веш, продужене кревете за високе…

Колико пута вам се десило да нешто што jе стандардног облика или димензиjа вама jедноставно не одговара? Зашто се онда тако дуго претпостављало да jедан лек и терапиjа одговараjу свима?

Оваквом генерализованом приступу успротивила се фармакогеномика, млада наука коjа проучава утицај генетских вариjациjа на деjство лекова.

Од фармакогенетике до фармакогеномике

Jош je 1902. године енглески физиолог Aрчибалд Герод, који се бавио проучавањем алкаптонурије, приметио да урођене разлике у метаболизму пациjената могу бити одговорне за начин на који реагујемо на терапиjу.

Ово откриће било jе дуго незапажено, међутим, током Другог светског рата уочено jе да се код неких воjника jављаjу хемолитичке реакциjе као последица примене лека примакина при лечењу малариjе.

Фридрих Вогел, немачки педиjатар, посумњао jе 1959. да гени имаjу важну улогу у одређивању нашег одговора на одређени лек и предложио име за нову научну дисциплину – фармакогенетика.

Студиjе на близанцима седамдесетих година прошлог века су то и потврдиле. Временом је постало jасно да је услед огромне комплексности биохемиjских путева и интеракциjа између гена и њихових продуката потребно посматрати ширу слику, тачниjе ону у контексту генома.

Термин фармакогеномика почео jе да се поjављуjе у научноj литератури деведесетих. Захваљуjући убрзаном развоjу техника молекуларне биологиjе од тада jе направљен огроман помак.

Шта нам гени могу рећи?

Да ли сте знали да jе широко примењивани лек аспирин заправо неефикасан у превенциjи згрушавања крви код осам до 45 одсто људи?  Постоjи велики броj разлога за ово, а jедан од њих jе у генима. Начин на коjи реагуjемо на неки лек, што укључуjе и позитивне и негативне реакциjе, сложена jе особина коjа jе под утицаjем мноштва различитих гена. Гени одређуjу брзину метаболизма лекова, њихов транспорт у ћелиjе, излучивање из организма и ефикасност везивања за циљна места.

Истраживачи теже да идентификуjу делове генома одговорне за пожељне и непожељне ефекте одређених лекова у зависности од индивидуалне способности пациjента да лек искористи, метаболише и елиминише. Тежи се оптимизациjи употребе лекова у смислу генотипа пациjента како би се постигла максимална ефикасност лека са минималним непожељним ефектима. Краjњи циљ овог новог приступа jе персонализациjа медицине.

Замислите да у скориjоj будућности, пре него што вам доктор препише одређени лек, буде спроведен брз тест ДНК коjи ће омогућити да се терапиjа прилагоди баш вама.

Већ нам jе познат одређени броj гена коjи су у великоj мери одговорни за вариjациjе у одговору на терапиjу. Jедни од наjзначаjниjих су CYP гени (цитохром P450), коjи кодираjу ензиме коjи утичу на метаболизам преко 80 одсто лекова. Неки пациjенти превише брзо растворе лек што онемогућава његово деловање док други пациjенти раствараjу лек превише споро што резултуjе у накупљању лека у организму и поjави нежељених ефеката.

ДНК чип коjи препознаjе различите генске вариjанте фамилиjе P450 ензима први jе комерциjални фармакогеномички продукт.

Лекови баш за мене

Jедан од првих примера практичне употребе резултата фармакогеномике jе херцептин, лек коjи се користи у терапиjи рака доjке. Херцептин jе ефикасан само код пациjенткиња коjе носе генетски дефект коjи доводи до прекомерне продукциjе молекула HER2 (human epidermal growth factor receptor). Када jе присутан у прекомерном броjу на површини одређених ћелиjа доjке, ови рецептори промовишу ћелиjски раст, што води развоjу тумора.

Херцептин jе усмерен на рецепторе и стога jе ефикасан само код жена коjе имаjу повећан броj копиjа релевантног гена. Код свих осталих жена оваj лек jе далеко мање ефикасан. Лек стога треба употребљавати само у комбинациjи са специфичним генетичким тестовима. Упоредо са развијањем нових лекова, фармацеутске компаније мораће све више да улажу и у тестове којима се доказује учинак лека код пацијената.

Да ли jе реално очекивати да ће лекови постати савршено персонализовани као што jе то специjално за нас скроjена одећа? Као и увек при помену генетичких тестирања очекивања jавности су често претерана.  И поред великог напретка на пољу геномичких истраживања, огроман део хуманог генома за нас jе jош непознаница.

Термин персонализована медицина тешко да ће на почетку значити да свако понаособ добиjа одговараjућу терапиjу, већ пре да ће пациjенту бити понуђено више терапеутских опциjа при лечењу, уместо досадашње праксе „jедна доза за све“.

Генетска дискриминација

Свака иновациjа повлачи последице, свака могућност садржи ризик, па тако ни фармакогеномика и персонализована медицина нису изузеци. Стога не смемо занемарити етичке, социjалне и правне аспекте. Основни захтев фармакогеномички базиране терапиjе jесте несметани приступ генетичким подацима од стране научника, лекара и фармацеута.

Подаци добиjени из хуманог генома увек завређују посебну пажњу, jер могу садржати много више информациjа од оних битних за фармакогеномичка испитивања и могу радикално утицати на живот појединца. То покреће броjна питања: у чиjем власништву би требало да буду такви подаци, како заштитити приватност пациjента, како спречити побуђивање етничких и расних стереотипа, као и генетску дискриминациjу приликом нпр. избора партнера, запошљавања, куповине полисе осигурања?

Едукациjа jавности о потенциjалу и ограничењима фармакогеномике је неопходна. Гени ће нам рећи jош много тога, али увек остаjе отворено питање – да ли ће сазнање бити терет или олакшање?

Мали речник појмова

Алкаптонурија – редак наследни поремећај, који настаје услед недостатка ензима оксидазе.

Геном – сви наследни подаци једног организма које кодира ДНК (код неких вируса РНК).

Геномика – наука која изучава целокупне геноме.

Хемолиза – распадање црвених крвних зрнаца (еритроцита).