Aplikácia funguje ako Google Maps: na základe genetických súradníc spojených s chorobou zistí, ktorý gén pravdepodobne spôsobuje chorobu a v ktorom tkanive.

Predstavte si, že jediný spôsob, ako sa zorientovať v neznámom meste, je kúpiť si mapu vytvorenú týmto konkrétnym mestom. Mapa sa predáva výlučne so súhlasom mestskej vlády. A je potrebné požiadať o povolenie. Každé mesto má svoje vlastné mapové symboly pre pamiatky, obchody, hotely, práce na ceste atď. Teraz by ľudia pravdepodobne náhodne jazdili po meste, aby preskočili nudný a zaťažujúci proces získavania mapy. Zároveň riskovať, že nenájdete všetko dôležité a urobíte si celkom zlý dojem o meste. V skutočnom živote máme šťastie na všetky druhy máp a atlasov a tiež na Mapy Google. Podobné je to v každej krajine a vždy chápané rovnako.

Až donedávna bolo pre vedcov a lekárov rovnako komplikované nájsť asociácie medzi chorobami a genetickými variantmi z genetických údajov. Niekoľko krajín má biobanky, ktoré obsahujú dôležité a zaujímavé informácie, ale získanie prístupu k nim znamenalo strávenie týždňov alebo dokonca mesiacov žiadaním o povolenia. Genetické údaje sú citlivé – s určitým úsilím by bolo možné identifikovať konkrétneho jednotlivca, a preto je pochopiteľné, že údaje nie sú zdieľané so všetkými a na každú žiadosť. Takéto prekážky však spomaľujú aj vedu. Čím viac údajov existuje, tým sú výsledky výskumu spoľahlivejšie (a tým viac štúdií je možné vykonať), a preto výskumníci často zisťujú tieto otázky.

S týmto problémom sa pred niekoľkými rokmi ako doktorand stretol aj genetický výskumník Kaur Alasoo, lektor bioinformatiky na Univerzite v Tartu v Estónsku. Študoval imunitné bunky a sám ich vytvoril na výskum v laboratórnych podmienkach. Dúfal, že získa porovnateľné údaje z iných biobaniek, kde boli vykonané podobné experimenty. Žiaľ, nádej sa nesplnila. Suma sumárum, získanie údajov by trvalo tri (!) roky; do každej databázy sa musel odoslať samostatný dotaz a čakanie na odpovede trvalo večnosť … V tom čase by už boli jeho vlastné údaje a výsledky zastarané. Súbor údajov pre jeho doktorandskú prácu zostal menší, ako by si želal.

Ako uviedol Alasoo: „Toto “zlyhanie” bolo motivátorom, ktorý nás pred tromi rokmi nútil začať vytvárať vlastnú aplikáciu.“ Pokúsili sa vyriešiť dva problémy naraz: obmedziť byrokraciu (bez ohrozenia bezpečnosti) a zvýšiť rýchlosť výskumu. V spolupráci s niekoľkými výskumníkmi bola vytvorená databáza a vyhľadávací nástroj, do ktorého zadáte súradnice genetického variantu a zoznam génov regulovaných týmto variantom.

Veľkú časť práce vykonal Nurlan Kerimov, doktorand pod dohľadom Alasoa, pre ktorého je aplikácia súčasťou doktorandskej práce. Celkovo k vytvoreniu aplikácie prispelo 20 vedcov a ako partner bol zapojený aj Európsky inštitút pre bioinformatiku. Celkom 29 súborov údajov, t.j. do aplikácie bolo zhromaždených asi 30 000 vzoriek od 7 000 ľudí. Vrátane 600 – 700 darcov génov z Estónska.

Ako dodal Alasoo: „Našou výhodou je pravdepodobne to, že sme preskočili byrokratické obruče, čo sa nikto iný neobťažoval. Môžeme automatizovať spracovanie údajov a navrhnúť na tento účel inteligentné riešenia a pohodlné pracovné toky. Nikto však nedokázal zautomatizovať byrokraciu.“ Génová aplikácia teraz šetrí aj ostatných z kola byrokracie.

Dodržiavanie všetkých pravidiel ochrany údajov sa ukázalo ako najkomplikovanejšia úloha. Preto je možné hľadať a nájsť iba tie asociácie, ktoré existujú medzi genetickými variantmi a génmi. Surové údaje o biobankách nie sú k dispozícii každému na zobrazenie alebo stiahnutie.

Verejno-súkromné ​​partnerstvo Open Targets, ktoré sa začalo spoločne s farmaceutickými spoločnosťami, tiež dalo impulz k vytvoreniu aplikácie. Farmaceutické spoločnosti sa veľmi zaujímajú o vedecký výskum, ktorý skúma vplyv konkrétneho génu na chorobu. Napríklad určite existovalo množstvo štúdií o cukrovke 1. typu, ale vyhľadanie štúdií a porovnanie a vyžiadanie si podkladových údajov je ďalšou únavnou úlohou.

Asi pred desaťročím, keď vedci objavili vzťah medzi jediným génom a chorobou, bol o tom napísaný spravodajský článok. Dnes už takéto objavy nie sú ničím novým. Ukázalo sa, že všetko, čo sa deje v našom tele, je tak či onak spôsobené génmi.

Kaur Alasoo uvádza dva zo svojich obľúbených príkladov: „Najlepším príkladom je intolerancia laktózy alebo neschopnosť stráviť mliečny cukor.“ Je to spôsobené nedostatočným množstvom špecifického enzýmu – laktázy – v črevách na odbúranie laktózy. Laktáza je enzým, proteín kódovaný špecifickým génom v DNA. Tento gén sa tiež nazýva laktáza (LCT). Tento gén je funkčný takmer u všetkých ľudí – ak by bol defektný, nemohli by piť ani materské mlieko. Rozdiel vyplýva zo skutočnosti, že genetický variant určuje množstvo laktázy produkovanej telom. Osoba s intoleranciou laktózy má variant, ktorý nevytvára dostatok laktázy.

Je to dobre známy fakt, ale aj dobrá príležitosť otestovať si, či aplikácia tímu Alasoo funguje. Ako dodal Alasoo: „Naša databáza napríklad odhaľuje, že génový variant spojený s intoleranciou laktózy ovplyvňuje expresiu génu laktázy a túto asociáciu je možné vidieť iba vo črevných vzorkách. Zdá sa, že variácia nemá žiadny účinok, napríklad na svalové tkanivo alebo krv.“

Alebo si položte bežnú otázku, prečo je pokožka jednej osoby na slnku tmavšia než pokožka iného. Je to dôležité vedieť, pretože tí, ktorí sa menej opaľujú, majú vyššie riziko spálenia slnkom, čo zase zvyšuje riziko vzniku rakoviny kože. Odpoveď je, prirodzene, v génoch. Zjednodušene povedané, u niektorých ľudí je gén, ktorý produkuje väčšie množstvo takzvanej opaľovacej molekuly, výraznejší.

Ak sú k dispozícii informácie o génoch a enzýmoch, môžu farmaceutické spoločnosti experimentovať s tým, či by sa konkrétna molekula dala použiť na konkrétne zacielenie na proteíny, ktoré spôsobujú charakteristiku alebo chorobu. V zásade by bolo možné vytvoriť liek na stimuláciu enzýmu, vďaka ktorému sa naša pokožka na slnku opáli, a potom ho predať ľuďom, ktorých génový variant neumožňuje produkovať toľko enzýmu. Ako uviedol Alasoo: „Je to stále sci -fi, že by sa niekto opálil od tabletiek, ale kto by sa nechcel zbaviť mastných slnečných clon?“

Toto je budúcnosť. „Medicína“ na bronzovanie pokožky by mohla byť budúcnosťou kozmetického priemyslu, zatiaľ čo napríklad farmaceutický priemysel pracuje na medicíne rakoviny. Vďaka genetickým údajom už nie je potrebné strácať čas a peniaze zisťovaním, ktorý gén ovplyvňuje určité ochorenie. Aplikácia rovnakého princípu by tiež umožnila rýchlejšiu a presnejšiu prevenciu chorôb.

Ako vysvetlil Alasoo: „Teraz môžu aj výrobcovia farmaceutických výrobkov skúmať vplyv genetického variantu spojeného s ochorením v konkrétnom bunkovom type, na to, ktorý gén postihuje, a potom už testovať nové lieky – čo sa stane, keď sa podá molekula alebo liek zacielený na tento konkrétny gén.“

Prvá verzia aplikácie bola dokončená zhruba pred 18 mesiacmi a teraz ju lekári a kolegovia testovali a chválili. Tiež na aplikáciu už bolo odkazované v nových vedeckých článkoch. Ako uviedol Alasoo: „Mnoho kolegov povedalo: Konečne niekto vytvoril túto aplikáciu! Je to únavná práca a mnoho ľudí si myslí, že je to niečo, čo by v určitom okamihu mali urobiť.“ Skutočnosť, že estónski vedci z Tartu urobili túto nudnú úlohu, im poskytla konkurenčnú výhodu. Neobohatí ich to, ale je to solídny medzník pre ich životopis a prinesie im vzrušujúce návrhy projektov.

Alasoo dúfa, že aplikácia bude nápomocná aj pri odpovedi na ďalšiu veľkú otázku genetickej vedy a medicíny: ako funguje ľudské telo. Prečo je pokožka jedného človeka na slnku tmavšia než u druhého alebo prečo je u niektorých vyššie riziko Alzheimerovej choroby. Keďže údaje sú teraz pohodlne dostupné (a pravdepodobne budú pridané ďalšie), môžeme dúfať, že na základe spoľahlivej analýzy dostaneme odpovede rýchlejšie.

Vedecký článok o aplikácii bol nedávno publikovaný v uznávanom odbornom časopise o ľudskej genetike Nature Genetics.

Prečo nie sú v aplikácii zahrnuté všetky údaje o darcoch génov?

Odobratie vzorky DNA od darcov génov a jej zaradenie do databázy nie je zložitá úloha. Potrebujete iba vzorku krvi a nie je veľmi ťažké zistiť genetický variant, ktorý osoba nosí (napríklad či má osoba genetický variant, ktorý umožňuje stráviť mlieko). DNA nám však nehovorí, ako aktívny je gén (ako silne sa exprimuje gén, ktorý umožňuje stráviť mlieko), a to je možné zistiť z mRNA, ktorá je vysoko nestabilná a rýchlo sa degraduje pri teplotách nad -80 ° C (pamätáte si komplexnú logistiku mRNA vakcín? Dôvod je rovnaký). Na meranie účinku génu je navyše potrebné jeho tkanivo expresie. A ak gén aktivuje niečo v mozgu, nemôžete odobrať mozgové tkanivo od darcu génov … Niektoré vzorky je možné odobrať ľahko, iné je možné získať iba post mortem. V laboratóriu sa dajú pestovať aj ďalšie, rovnako ako Alasoo pestoval imunitné bunky pre svoju doktorandskú prácu. Práca je každopádne drahá, časovo náročná, a preto sú údaje z biobaniek obzvlášť cenné. Ako dodal na záver Kaur Alasoo: „Krása genetiky spočíva v tom, že pomocou vzoriek od zdravých ľudí dokážeme veľa. Pri mnohých variantoch, ktoré zvyšujú riziko ochorenia, možno účinok zistiť aj u zdravých ľudí.“

Zdroj: https://sciencebusiness.net; https://www.ut.ee, zverejnené: 16. 9. 2021, autor: rpa