W końcu jak to jest z tymi genami?

Właśnie! W ciągu blisko 150 lat (od czasów Mendla) biologia i medycyna rozwijały się w cieniu hasła: o wszystkim decydują geny! I faktycznie, kolejne odkrycia, wielokrotnie uhonorowane Noblami, zdawały się to jednoznacznie potwierdzać. Najważniejsze działy medycyny podporządkowano temu dogmatowi. Diagnostyka laboratoryjna i prenatalna, genomika, terapia genowa, patofizjologia, etiologia, immunologia, epidemiologia, wakcynologia… Mówiło się tam językiem wyłącznie genetyki – DNA, RNA, kod genetyczny, geny, mutacje, sekwencjonowanie, CRISPR. Ale wątpliwości narastały i w końcu przyszło rozczarowanie.

„Czysta” genetyka w sumie nie rozwiązała żadnego z naszych problemów. Ani w onkologii, ani w immunologii, ani w etiologii i terapii trapiących nas chorób cywilizacyjnych, by wymienić tylko pierwsze z brzegu dziedziny. Już wiadomo, że informacja epigenetyczna odgrywa kluczową rolę m.in. w starzeniu się, wzroście, nowotworzeniu i niektórych postaciach otyłości. Po prostu okazało się, że droga od genu do cechy jest szalenie zawiła i pełna tajemnic.

Nastał czas epigenetyki. Cóż to takiego?  Najkrócej mówiąc, jest to nauka zajmująca się badaniem zmian ekspresji genów, nie związanych ze zmianami w sekwencji nukleotydów DNA. Już w latach 1960. odkryto ważne informacje leżące poza genami. Niektóre są „wciśnięte” w niekodujący DNA, inne – pozostają poza sekwencją DNA. Są one na wiele sposobów związane z dziedziczeniem, rozwojem i chorobami.

Może najprostszy przykład. Zjawiska epigenetyczne w masowej skali mają miejsce w trakcie rozwoju podczas różnicowania się komórek. Wszyscy wiemy, że komórki naszego ciała pochodzą od jednej zapłodnionej komórki jajowej i zawierają ten sam materiał genetyczny. Co zatem sprawia, że kardiomiocyt różni się od osteoblastu, a oba są inne niż erytrocyty? Jakie mechanizmy decydują o tym, że ostatecznie w każdej komórek ciała działa tylko mały zestaw z liczącego około 22 000 zestawu genów? Proste. Podczas dorastania komórek zapis genetyczny jest poddawany modyfikacjom sprawiającym, że większość fragmentów genomu podlega wyciszeniu, podczas gdy pozostałe są nadal aktywne. Kiedy modyfikacje DNA przebiegają zgodnie z planem, organizm może prawidłowo funkcjonować. Błąd może mieć katastrofalne skutki.

Epigenetyczne mechanizmy zmiany aktywności genów podlegają znacznemu wpływowi, zarówno korzystnemu jak i niekorzystnemu, czynników zewnętrznych takich jak dieta, leki, aktywność fizyczna czy…medytacja. Daje to nam ogromne możliwości (np. w nutrigenomice), gdyż cechy wynikające z tych mechanizmów są związane praktycznie ze wszystkimi aspektami naszego życia. Czynniki epigenetyczne działają jak „pokrętła” regulujące funkcjonowanie genów. Kod epigenetyczny może tłumaczyć, dlaczego pewne choroby „przeskakują” pokolenie lub dotykają tylko jednego z bliźniąt jednojajowych. Warto tu sięgnąć do książki Prof. Spectora „Jednakowo odmienni”.

Badacze połączyli swe siły w ramach projektu BLUEPRINT prowadzonego pod egidą KE. https://blueprint-epigenome.eu/. Analiza każdego epigenomu obejmie pełną sekwencję genomu i jego danych ilościowych, dotyczących występowania i rozmieszczenia różnych markerów epigenetycznych. Podstawowe znaczenie wśród mechanizmów epigenetycznych mają: DNA kodujący tylko RNA (siRNA i mikroRNA) pełniące różne funkcje regulatorowe, chemiczne modyfikacje histonów i DNA (metylacja z blokowaniem transpozonów; 45% ludzkiego genomu składa się z genów wirusowych lub ich fragmentów) oraz stan chromatyny (chemiczna modyfikacja wymusza kondensację lub przyciąga białka represorowe).

Powoli wyłania się drugie dno w genomice. Zaczynamy „mierzyć” aktywność genów, która może rosnąć lub maleć, w zależności od okoliczności, w jakich znalazła się dana osoba. Stosowane techniki są dalece niedoskonałe, ale…w końcu zrozumieliśmy, że mamy do czynienia z kolejnym wyzwaniem. Czy ostatnim? Chyba nie. Bo czy ktoś zapytał o te najważniejsze, których nie da się wytłumaczyć w opartej na materialistycznym paradygmacie genetyce? O inteligencję, moralność, religijność, osobowość czy subtelność form, kształtów i kolorów?

Ale to nie wszystko. Inni poszli jeszcze dalej! Oto pionierzy genetycznej „rewolucji”: to nie geny powodują śmiertelne choroby!

Dwóch fińskich naukowców (Anilla Arto & Keith Baverstock 2014, Journal of the Royal Society) opracowało kontrowersyjną teorię bazująca na II zasadzie termodynamiki, zgodnie z którą genetyka nie odgrywa aż tak dużego znaczenia w rozwoju chorób, jak się powszechnie przyjmuje. 

Obowiązująca teoria zakłada wpływ genów na niemal wszystkie aspekty naszego życia – od orientacji płci począwszy, przez wszystkie cechy, na transformacji nowotworowej i innych chorobach kończąc. Finowie przekonują, że takie podejście jest przestarzałe.

Podstawą opracowanej przez nich teorii jest przekonanie, że nie istnieje żaden związek przyczynowy między genami a cechami biologicznymi. Wg uczonych nacisk, który obecnie kładzie się na rolę genów, jest konsekwencją błędnej interpretacji badań genetyki eksperymentalnej. Tymczasem naukowcy powinni skupić się przede wszystkim na zużyciu energii przez komórkę, które decyduje o jej właściwym lub niewłaściwym funkcjonowaniu.

W organizmie wykorzystywany gen najpierw podlega transkrypcji (synteza mRNA), potem translacji (synteza białka). Dopiero wtedy pojawiają się konkretne funkcje biologiczne. Cały proces wymaga dużych ilości energii, dlatego można go opisać zgodnie z II zasadą termodynamiki. Ponadto istotne są oddziaływania środowiska, w którym zachodzi. Udział obu czynników powoduje, że nie ma możliwości, by istniał związek przyczynowy między oryginalną sekwencją genu i aktywnością biologiczną białka.

Odważna hipoteza Finów wywołała burzę. Ale oni powołują się na słynne skandynawskie badania z 2000 r., które wykazały brak dowodów na to, że nowotwory to choroby uwarunkowane genetycznie. Przeprowadzone w 2012 r. międzynarodowe badania 50 000 bliźniąt jednojajowych, rozszerzyły ten wniosek o inne znane dolegliwości.

Finowie tłumaczą, że zgodnie z II zasadą termodynamiki, energia stale krąży w komórce, wpływa/wypływa z jej wnętrza i oddziałuje z otoczeniem. Transfer energii daje początek nowym właściwościom komórek, modyfikuje ich działania i zapoczątkowuje nowe cechy. W efekcie tego specyficznego sprzężenia zwrotnego organizmy ewoluują do postaci coraz bardziej złożonych, zarówno pod względem strukturalnym, jak i funkcjonalnym. I te wszystkie procesy zachodzą…bez udziału genów. Autorzy zauważają, że błędne założenie o wpływie genów na zdrowie ludzkie odciąga uwagę od rzeczywistych przyczyn chorób, które mogą być związane ze środowiskiem. Jeżeli mają rację, obecnie rozwijany pomysł opieki zdrowotnej oparty o sekwencjonowanie genomu prędzej czy później okaże się nieskuteczny. Czy choć przez chwilę pomyśleli o epigenetycy?

I w tym momencie przypomnijmy sobie niezwykle pomysłowy lamarkizm (pamiętacie szyję żyrafy ze szkoły?). Czy powrócimy do idei Lamarcka???

Medycyna ma jeszcze jeden atut w ręku – inżynierię genetyczną, w tym terapię genową. I o niej będzie w kolejnej notce.