Geny bez tajemnic

Nagrodą Fundacji na rzecz Nauki Polskiej 2004 w dziedzinie nauk przyrodniczych i medycznych uhonorowany został prof. Janusz Limon, kierownik Katedry Biologii i Genetyki Molekularnej Akademii Medycznej w Gdańsku. FNP wysoko oceniła wyniki badań zespołu prof. Limona dotyczące zwłaszcza transformacji chromosomowej w guzach nowotworowych człowieka, jak również prace naukowe prowadzone wspólnie z klinicystami, a służące terapii chorych.

Gratulujemy serdecznie nagrody! O wymierne, liczące się w kraju i w świecie wyniki badań genetycznych wcale nie jest łatwo. Badania te budzą ogromne nadzieje i emocje przede wszystkim u ludzi ze schorzeniami uwarunkowanymi genetycznie. Wypada zatem postawić elementarne pytanie: co to jest gen?

- Pojawiamy się na świecie, jak wiadomo, dzięki jednej komórce jajowej i jednemu plemnikowi. Jedna połowa informacji genetycznej pochodzi od ojca, a druga od matki. Wskutek połączenia się komórki jajowej z plemnikiem powstaje jedna komórka, zwana zygotą. Z zygoty rozwija się człowiek w całej swej złożoności. Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), będący nośnikiem informacji genetycznej, zawarty jest w czterdziestu sześciu chromosomach, ponieważ i komórka jajowa, i plemnik mają po dwadzieścia trzy chromosomy.

Zatem w chwili zapłodnienia zygota zawiera 46 chromosomów.

- Zgadza się. Kwas DNA posiada w każdej komórce długość 186 cm. Wygląda jak kłębek wełny. Jeśli zatem komórka macierzysta chce się podzielić na dwie potomne - bo na tym właśnie polega przekazywanie informacji genetycznej - wówczas nitka „kłębka wełny” skraca się i grubieje, a następnie powstają chromosomy. Głównym zadaniem chromosomów jest bezpieczne przekazanie genów komórce potomnej. A gen jest odcinkiem kwasu DNA, kodującego na przykład określone białko, enzym itp. Może to dotyczyć różnych elementów budowy ciała. Kryją się za tym, między innymi, różne cechy wyglądu potomka, a także cechy jego zdrowia.

Sprawa wydaje się prosta.

- Ale tak nie jest. Określona cecha nie jest kodowana tylko przez jeden gen, czyli odcinek DNA. Bardzo wiele cech człowieka i jego chorób zależy od wielu genów, a także od środowiska. Pojawiająca się choroba jest efektem działania zarówno genów, jak i środowiska, w którym człowiek żyje.

Skąd wzięło się u Pana szczególne zainteresowanie genetyką?

- Zdecydował o tym szczęśliwy zbieg okoliczności. Kiedy byłem na pierwszym roku medycyny w gdańskiej Akademii Medycznej - a działo się to w 1964 roku - zajęcia z biologii prowadził profesor Fryderyk Pautsch, człowiek o niezwykłej osobowości, syn malarza z Krakowa. Jego wykłady były fascynujące. Profesor Pautsch nie ulegał żadnym modom. Rzetelnie przedstawiał wiedzę. Na jednym z jego wykładów obejrzałem pod mikroskopem chromosomy człowieka. Były one wybarwione na kolor purpurowy. Do dziś pamiętam ten obraz. Dokładnie uzmysłowiłem sobie wtedy, że w owych chromosomach zawarte są geny konkretnego pacjenta, kodujące wszystkie jego cechy. Wydało mi się to niezwykle interesujące. I tak się zaczęło.

W okresie PRL pracownikom naukowo-dydaktycznym brakowało wszystkiego. Laboratoria naukowe nie posiadały nowoczesnej aparatury, fundusze na badania były bardzo skromne...

- Ale szczęście mi sprzyjało. Trafiłem do dobrego środowiska naukowego. Gdybym nie chodził na wykłady profesora Pautscha i nie zapisał się do koła naukowego, a potem gdybym nie spotkał grona mądrych i życzliwych pracowników naukowo-dydaktycznych, moje życie zawodowe potoczyłoby się inaczej. W latach sześćdziesiątych - a doskonale pamiętamy, jaka była wtedy Polska - praca naukowa dawała mi poczucie wolności i niezależności. Pierwsze badania były dość proste. Nie wymagały zbyt wielu środków finansowych. Badałem chromosomy żab z różnych okolic Gdańska, a w latach siedemdziesiątych zająłem się badaniem chromosomów pacjentów z Poradni Dziecięcej, kierowanej przez profesora Kazimierza Erecińskiego.

Jaki materiał pobiera się do badań genetycznych?

- Głównie krew. Komórki krwi hoduje się w specjalnych butelkach. Chromosomy pojawiają się w pewnym momencie życia komórki. Problem polega na tym, aby je wyizolować. Trzeba mieć odpowiednie metody. Uzyskanie chromosomów z guzów nowotworowych - a tym właśnie się zajmujemy - nie jest łatwe.

Polskiego Nobla 2004 otrzymał Pan, między innymi, za opracowanie oryginalnej metody uzyskiwania chromosomów.

- W nauce trudno o całkowicie nowe i oryginalne metody. Zawsze istnieją poprzednicy. Do naszej dyspozycji jest bogata literatura. Swoją metodę opracowałem w Stanach Zjednoczonych, w pracowni profesora Avery.ego Sandberga, w Rosvell Park Cancer Institute w Buffalo, w stanie Nowy Jork. Przebywałem tam na rocznym stażu w latach osiemdziesiątych. Przede mną w pracowni profesora Sandberga był mój wychowanek doktor Zenon Gibas, który również opracował dobrą metodę izolacji chromosomów i też korzystał z doświadczeń poprzedników. Ja natomiast rozwinąłem jego metodę i dodałem do niej nowe elementy. Utworzyłem metodę powtarzalną, niezawodną, powołując się, oczywiście, na wszelkie publikacje, z których korzystałem.

Na czym polega ta metoda?

- Guz nowotworowy, pobrany przez chirurga, tnie się na kawałki i trawi je kolagenazą, czyli enzymem nie niszczącym komórek. Z kolei uzyskuje się zawiesinę komórek, którą należy umieścić w płynie hodowlanym. Oczywiście wcześniej oddziela się komórki nowotworowe od prawidłowych, ponieważ każdy guz nowotworowy posiada takie komórki. Z wyhodowanych komórek uzyskuje się chromosomy. W latach osiemdziesiątych w instytucie w Buffalo pracował świetny chirurg Karakousis, który operował dużo mięsaków. Są to guzy nowotworowe tkanek miękkich, a także kości. Zatem nie brakowało dobrze zdiagnozowanego materiału do badań. Dzięki tym doświadczeniom jako pierwszy w świecie opisałem wówczas zjawisko swoistości, zachodzące w mięsakach u pacjentów dorosłych. Kierowany przeze mnie zespół wykrył, że we wszystkich komórkach maziówczaka złośliwego występuje translokacja chromosomów X i 18.

Jakie ma to znaczenie w medycynie?

- Ma to istotne znaczenie diagnostyczne. Maziówczak jest nowotworem stosunkowo rzadkim, jednak szczególnie złośliwym. Właściwe zdiagnozowanie go umożliwia podjęcie odpowiedniego, wczesnego leczenia.

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej również wysoko oceniła wyniki badań cytogenetycznych za okres ostatnich czterech lat.

- W tym okresie, wspólnie ze Szwedami, Belgami i Amerykanami, zaczęliśmy badać geny, które znajdują się w miejscu translokacji wspomnianych wcześniej chromosomów X i 18. Są to geny fuzyjne, charakterystyczne i powtarzalne, które występują tylko w maziówczaku złośliwym. Jest to unikatowa kombinacja genów. Występują one też w innych chromosomach, ale w maziówczaku łączą się one ze sobą, tworzą fuzję i produkują nieprawidłowe białko. Niewykluczone, że jest to właśnie źródło powstawania nowotworu. Co więcej, wykazaliśmy występowanie różnych wariantów genów, które mają duże znaczenie w rokowaniu klinicznym. Gdybyśmy na przykład mieli do czynienia z wariantem genu X, to rokowanie byłoby dla pacjenta lepsze, ale jeżeli badanie wykazałoby wariant Y, wtedy rokowanie byłoby gorsze. Genetyk molekularny jest w stanie powiedzieć chirurgowi, że istnieje większe lub mniejsze ryzyko wznowy nowotworu bądź jego przerzutu.

Pozwala to zapewne decydować o rodzaju terapii.

- Oczywiście. Drugim nowotworem, opisanym przez nasz zespół po raz pierwszy w świecie, jest tłuszczakomięsak występujący w różnych tkankach. Ustaliliśmy, że w tym wypadku dochodzi do translokacji chromosomów 12 i 16 oraz do powstania genu fuzyjnego. Istnieją warianty tego genu, z czym wiążą się różne rokowania dla chorego. Ale badania te nie są rutynowe, co oznacza, że nie refinansuje ich Narodowy Fundusz Zdrowia.

Wniosek stąd, że prócz badań podstawowych prowadzi Pan także badania, które posiadają wymierne efekty praktyczne.

- Od kilku lat realizujemy również znaczący grant, związany z badaniami guzów podścieliska przewodu pokarmowego, umiejscowionych głównie w żołądku. Nierzadko nowotwory te bywają złośliwe i dają przerzuty. Badania genetyczne doprowadziły do wykrycia, że w tych nowotworach dochodzi do mutacji jednego genu, który koduje enzym zwany kinazą terozynową. Kiedy dochodzi do uszkodzenia tego genu, bez przerwy koduje on wspomniany enzym. Okazuje się, że lek glivec w sposób skuteczny blokuje ten gen.

Czyżby glivec był w stanie skutecznie leczyć guzy nowotworowe przewodu pokarmowego?

- Glivec hamuje produkcję nieprawidłowego białka. Przed kilkoma laty preparat ten zastosowano u pacjentki, która już miała przerzuty w płucach i wątrobie. Po terapii wszystkie guzy znikły. Lek trzeba było podawać chorej bez przerwy. Niestety, po dwóch latach u pacjentki pojawiły się komórki z inną mutacją nieprawidłowego genu, na który glivec już nie działał. Firma farmaceutyczna natychmiast podjęła pracę nad nowym preparatem terapeutycznym. Trwa wyścig z czasem. Istotne, że pacjenci żyją dłużej. Nasza rola polega na tym, że badamy guzy nowotworowe, pobrane od pacjentów z klinik w Warszawie, Krakowie i Gdańsku, a następnie ustalamy, z jaką mutacją genu mamy do czynienia. Wtedy informujemy onkologów, czy guz będzie wrażliwy na leczenie, czy też nie.

Przyglądanie się genom i ich osobliwym mutacjom jest niewątpliwie zajęciem zarówno fascynującym, jak i pożytecznym. Niepokoić jednak może brak postępu w terapii niektórych chorób uwarunkowanych genetycznie. Przykładem chociażby mukowiscydoza, w sposób okrutny nękająca dzieci i młodzież, znacznie skracająca życie. Genetycy są w stanie zidentyfikować gen odpowiedzialny za tę chorobę, nie znaleźli jednak dotąd sposobu takiej ingerencji w geny przyszłej matki, nosicielki choroby, by nie urodziła ona chorego potomka.

- Jeśli chodzi o mukowiscydozę, mamy do czynienia z mutacjami genów w różnych miejscach. Nie zajmujemy się diagnostyką mukowiscydozy. Zadanie to wykonują ośrodki specjalistyczne w Warszawie i Poznaniu. Wiadomo, że w Polsce diagnozuje się rocznie kilkanaście nowych przypadków mukowiscydozy. Podejmuje się próby leczenia. Problem polega na tym, w jaki sposób wstawić prawidłowy gen przyszłej matce, która jest nosicielką choroby. Do terapii najczęściej wykorzystuje się wirusy, na przykład adenowirusy lub retrowirusy, czyli wycina się pewne geny wirusowe i wstawia się do nich prawidłowy gen. Oczywiście, gen bez mutacji. Kłopot jednak w tym, że nie wiadomo, gdzie wstawić prawidłowy gen. Pewne próby terapii za pomocą wirusów skończyły się niepowodzeniem.

To bardzo skomplikowane.

- Można hodować komórki in vitro. W przypadku niektórych chorób uwarunkowanych genetycznie, pobiera się krew szpikową od pacjenta. Następnie hoduje się ją w butelce. Z kolei naprawia się mutację poprzez wprowadzenie do krwi szpikowej prawidłowego genu, a na koniec wprowadza się taki gen pacjentowi. Jednak z czasem prawidłowe geny giną.

O ile mi wiadomo, współpracuje Pan także z zespołem profesora Andrzeja Rynkiewicza, kierującego Kliniką Kardiologii gdańskiej Akademii Medycznej.

- Dysponujemy wstępnymi wynikami badań, prowadzonych wspólnie z zespołem profesora Rynkiewicza, dotyczącymi wczesnego diagnozowania pacjentów, którzy posiadają predyspozycje do szybszego rozwoju choroby wieńcowej. Wpływ na chorobę wieńcową serca ma wiele czynników, między innymi białka, enzymy i komórki. Badamy geny kodujące te czynniki. I szukamy różnych wariantów tego samego genu, związanego z chorobą miażdżycową. Wykryliśmy - co zostało też odnotowane w Stanach Zjednoczonych - że u osób z wariantem genu ANF szybciej rozwija się miażdżyca i szybciej dochodzi do zawału serca. Ma to ogromne znaczenie dla profilaktyki kardiologicznej.

Nad czym obecnie pracuje Pana zespół?

- Otrzymaliśmy grant, który pozwoli nam kontynuować prace badawcze nad genem ANF. Zamierzamy wyizolować ten gen z komórek człowieka i wstawić go do wirusa, następnie wprowadzić go do hodowli komórek człowieka, a na koniec poczynić obserwacje, w jaki sposób różne warianty tego wirusa będą produkować białko i czym będą różnić się między sobą. Myślimy o terapii genowej. Może kiedyś uda się nam wyprodukować taki wirus z prawidłowym genem, który będzie można umieścić w naczyniu wieńcowym serca pacjenta, aby proces miażdżycowy został zahamowany.

Niemałe problemy ze znalezieniem skutecznej terapii genowej, w odniesieniu zwłaszcza do chorób nowotworowych, pozwalają przypuszczać, że ingerencja medyczna w organizm człowieka ma granice. Czy nie uważa Pan, że niepowodzenia w terapii chorób uwarunkowanych genetycznie ludzie wierzący mogliby utożsamiać z ingerencją w kompetencje samego Stwórcy?

- Problem jest niewątpliwie złożony. Jeśli jednak jako genetyk kliniczny widzę ciężko chorego człowieka - a mam na myśli nie tylko dzieci cierpiące z powodu mukowiscydozy - wtedy staram się stosować wszelkie możliwe narzędzia, aby ulżyć w cierpieniu. Taka jest moja rola.

Jakie ma Pan plany na najbliższą przyszłość?

- Zamierzam kontynuować współpracę z chirurgami i onkologami, by móc ustalić przyczyny odporności na leczenie przeciwnowotworowe. Będziemy realizować grant Komitetu Badań Naukowych, dotyczący dziedzicznych predyspozycji do raka piersi i jajnika u kobiet. Nadal będziemy prowadzić anonimowe badania epidemiologiczne krwi niemowląt, by ustalić, jak często w województwie pomorskim występują geny predysponujące do nowotworów. Pragnę również kontynuować badania w Poradni Genetycznej, z którą związany jestem już trzydzieści lat. Coraz częściej zgłaszają się do nas kobiety po trzydziestym piątym roku życia, pragnące mieć potomstwo. Pacjentki te narażone są na możliwość urodzenia dziecka z aberracją chromosomową, na przykład z zespołem Downa. Co ciekawe, niedawno rozpoznaliśmy u zarodka ciężką chorobę Edwardsa, w której występują wady mózgu i serca. Tymczasem rodzice podjęli decyzję o utrzymaniu ciąży. Moim zadaniem jest diagnostyka. Decyzja o utrzymaniu ciąży należy do rodziców.

Rozmawiała Halina Bykowska

Najnowszy numere-wydanie

Błąd 404 - Strona o podanym adresie nie istnieje

   Wróć na stronę główną