Promjena vlastitih gena samo jednom injekcijom (5 fotografija). Mehanizmi koji uzrokuju promjene u genetskim informacijama Promjene u skupu gena
Genske mutacije su promjene u strukturi jednog gena. Ovo je promjena u nukleotidnoj sekvenci: brisanje, umetanje, supstitucija, itd. Na primjer, zamjena a sa t Uzroci - kršenja tokom udvostručavanja (replikacije) DNK.
Genske mutacije su molekularne promjene u strukturi DNK koje nisu vidljive u svjetlosnom mikroskopu. Genske mutacije uključuju sve promjene u molekularnoj strukturi DNK, bez obzira na njihovu lokaciju i učinak na održivost. Neke mutacije nemaju efekta na strukturu ili funkciju odgovarajućeg proteina. Drugi (veliki) dio genskih mutacija dovodi do sinteze defektnog proteina koji nije u stanju da obavlja svoju inherentnu funkciju. Upravo su mutacije gena one koje određuju razvoj većine nasljednih oblika patologije.
Najčešća monogena oboljenja kod ljudi su: cistična fibroza, hemohromatoza, adrenogenitalni sindrom, fenilketonurija, neurofibromatoza, Duchenne-Beckerove miopatije i niz drugih bolesti. Klinički se manifestuju kao znaci metaboličkih poremećaja (metabolizma) u organizmu. Mutacija može biti:
1) kod zamjene baze u kodonu radi se o tzv misense mutacija(od engleskog, mis - lažno, netačno + lat. sensus - značenje) - zamjena nukleotida u kodirajućem dijelu gena, što dovodi do zamjene aminokiseline u polipeptidu;
2) kod takve promjene kodona koja će dovesti do prestanka čitanja informacija, radi se o tzv. besmislica mutacija(od latinskog non - ne + sensus - značenje) - zamjena nukleotida u kodirajućem dijelu gena dovodi do formiranja terminatorskog kodona (stop kodona) i prestanka translacije;
3) kršenje čitanja informacija, pomak u okviru čitanja, tzv frameshift(od engleskog frame - frame + shift: - pomeranje, kretanje), kada molekularne promene u DNK dovode do promena u tripletima tokom translacije polipeptidnog lanca.
Poznate su i druge vrste genskih mutacija. Na osnovu vrste molekularnih promjena, razlikuju se:
divizije(od latinskog deletio - uništenje), kada se izgubi segment DNK veličine od jednog nukleotida do gena;
dupliranja(od lat. duplicatio - udvajanje), tj. umnožavanje ili reduplikacija segmenta DNK sa jednog nukleotida na čitave gene;
inverzije(od latinskog inversio - prevrtanje), tj. rotacija za 180° segmenta DNK veličine od dva nukleotida do fragmenta koji uključuje nekoliko gena;
umetanja(od latinskog insertio - prilog), tj. umetanje fragmenata DNK veličine od jednog nukleotida do cijelog gena.
Molekularne promjene koje utječu na jedan do nekoliko nukleotida smatraju se točkastom mutacijom.
Osnovna i karakteristična karakteristika genske mutacije je da ona 1) dovodi do promjene genetskih informacija, 2) može se prenositi s generacije na generaciju.
Određeni dio genskih mutacija može se klasificirati kao neutralne mutacije, jer ne dovode do promjena u fenotipu. Na primjer, zbog degeneracije genetskog koda, ista aminokiselina može biti kodirana sa dva tripleta koji se razlikuju samo u jednoj bazi. S druge strane, isti gen se može promijeniti (mutirati) u nekoliko različitih stanja.
Na primjer, gen koji kontrolira krvnu grupu AB0 sistema. ima tri alela: 0, A i B, čije kombinacije određuju 4 krvne grupe. ABO krvna grupa je klasičan primjer genetske varijacije normalnih ljudskih karakteristika.
Upravo su mutacije gena one koje određuju razvoj većine nasljednih oblika patologije. Bolesti uzrokovane takvim mutacijama nazivaju se genetske, odnosno monogene bolesti, odnosno bolesti čiji je razvoj određen mutacijom jednog gena.
Genomske i hromozomske mutacije
Genomske i hromozomske mutacije su uzroci hromozomskih bolesti. Genomske mutacije uključuju aneuploidije i promjene u ploidnosti strukturno nepromijenjenih hromozoma. Otkriveno citogenetskim metodama.
Aneuploidija- promjena (smanjenje - monosomija, povećanje - trisomija) broja hromozoma u diploidnom skupu, a ne višestruki haploidni skup (2n + 1, 2n - 1, itd.).
Poliploidija- povećanje broja setova hromozoma, višestrukog od haploidnog (3n, 4n, 5n, itd.).
Kod ljudi su poliploidija, kao i većina aneuploidija, smrtonosne mutacije.
Najčešće genomske mutacije uključuju:
trisomija- prisustvo tri homologna hromozoma u kariotipu (npr. na 21. paru kod Downovog sindroma, na 18. paru kod Edwardsovog sindroma, na 13. paru kod Patauovog sindroma; na polnim hromozomima: XXX, XXY, XYY);
monosomija- prisustvo samo jednog od dva homologna hromozoma. Sa monosomijom za bilo koji od autosoma, normalan razvoj embrija je nemoguć. Jedina monosomija kod ljudi koja je kompatibilna sa životom, monosomija na X hromozomu, dovodi do Shereshevsky-Turner sindroma (45, X0).
Razlog koji dovodi do aneuploidije je neraspadanje hromozoma tokom stanične diobe tokom formiranja zametnih stanica ili gubitak hromozoma kao rezultat zaostajanja u anafazi, kada prilikom kretanja do pola jedan od homolognih hromozoma može zaostajati za svim ostalim nehomolognim hromozomima. Termin "nedisjunkcija" označava odsustvo razdvajanja hromozoma ili hromatida u mejozi ili mitozi. Gubitak hromozoma može dovesti do mozaicizma, u kojem ga ima uploid(normalna) ćelijska linija, i druga monosomski.
Do nedijunkcije hromozoma najčešće dolazi tokom mejoze. Hromozomi koji bi se normalno podijelili tokom mejoze ostaju spojeni i kreću se na jedan pol ćelije tokom anafaze. Tako nastaju dvije gamete, od kojih jedna ima dodatni hromozom, a druga nema ovaj hromozom. Kada se gameta sa normalnim skupom hromozoma oplodi gametom sa dodatnim hromozomom, dolazi do trisomije (tj. postoje tri homologna hromozoma u ćeliji kada se oplodi gameta bez jednog hromozoma, javlja se zigota sa monosomijom). Ako se na bilo kojem autosomnom (nespolnom) kromosomu formira monosomalni zigot, tada se razvoj organizma zaustavlja u najranijim fazama razvoja.
Hromozomske mutacije- To su strukturne promjene u pojedinačnim hromozomima, obično vidljive pod svjetlosnim mikroskopom. Kromosomska mutacija uključuje veliki broj (od desetina do nekoliko stotina) gena, što dovodi do promjene normalnog diploidnog skupa. Iako hromozomske aberacije općenito ne mijenjaju sekvencu DNK specifičnih gena, promjene u broju kopija gena u genomu dovode do genetske neravnoteže zbog nedostatka ili viška genetskog materijala. Postoje dvije velike grupe hromozomskih mutacija: intrahromozomske i interhromozomske.
Intrahromozomske mutacije su aberacije unutar jednog hromozoma. To uključuje:
—brisanja(od latinskog deletio - uništenje) - gubitak jednog od dijelova hromozoma, unutrašnjeg ili terminalnog. To može uzrokovati poremećaj embriogeneze i stvaranje višestrukih razvojnih anomalija (na primjer, podjela u području kratkog kraka 5. kromosoma, označenog kao 5p-, dovodi do nerazvijenosti larinksa, srčanih mana i mentalne retardacije). Ovaj kompleks simptoma poznat je kao sindrom "mačji plač", jer kod bolesne djece, zbog abnormalnosti larinksa, plač podsjeća na mačje mjaukanje;
—inverzije(od latinskog inversio - inverzija). Kao rezultat dvije tačke prekida hromozoma, rezultujući fragment se ubacuje na svoje originalno mjesto nakon rotacije za 180°. Kao rezultat, samo je redoslijed gena poremećen;
— dupliranja(od latinskog duplicatio - udvostručenje) - udvostručavanje (ili umnožavanje) bilo kojeg dijela hromozoma (na primjer, trisomija na jednom od kratkih krakova 9. kromosoma uzrokuje višestruke defekte, uključujući mikrocefaliju, zakašnjeli fizički, mentalni i intelektualni razvoj).
Obrasci najčešćih hromozomskih aberacija:
Divizija: 1 - terminal; 2 - međuprostorni. Inverzije: 1 - pericentrične (sa hvatanjem centromere); 2 - paracentrično (unutar jednog kraka hromozoma)
Interhromozomske mutacije ili mutacije preuređivanja- razmjena fragmenata između nehomolognih hromozoma. Takve mutacije se nazivaju translokacije (od latinskog tgans - za, kroz + locus - mjesto). Ovo:
Recipročna translokacija, kada dva hromozoma razmjenjuju svoje fragmente;
Nerecipročna translokacija, kada se fragment jednog hromozoma transportuje u drugi;
- "centrična" fuzija (Robertsonova translokacija) - povezivanje dva akrocentrična hromozoma u području njihovih centromera uz gubitak kratkih krakova.
Kada se hromatide poprečno razbiju kroz centromere, "sestrinske" hromatide postaju "ogledalo" kraka dva različita hromozoma koji sadrže iste skupove gena. Takvi hromozomi se nazivaju izohromozomi. I intrahromozomske (delecije, inverzije i duplikacije) i interhromozomske (translokacije) aberacije i izohromozomi su povezani sa fizičkim promenama u strukturi hromozoma, uključujući mehaničke lomove.
Nasljedna patologija kao rezultat nasljedne varijabilnosti
Prisustvo zajedničkih karakteristika vrsta omogućava nam da ujedinimo sve ljude na zemlji u jednu vrstu, Homo sapiens. Ipak, lako, jednim pogledom, izdvojimo lice osobe koju poznajemo u gomili nepoznatih ljudi. Ekstremna raznolikost ljudi - kako unutar grupa (na primjer, raznolikost unutar etničke grupe) tako i među grupama - posljedica je njihovih genetskih razlika. Trenutno se vjeruje da su sve intraspecifične varijacije posljedica različitih genotipova koji nastaju i održavaju se prirodnom selekcijom.
Poznato je da haploidni ljudski genom sadrži 3,3x10 9 pari nukleotidnih ostataka, što teoretski omogućava do 6-10 miliona gena. Istovremeno, savremeni podaci istraživanja pokazuju da ljudski genom sadrži otprilike 30-40 hiljada gena. Otprilike trećina svih gena ima više od jednog alela, odnosno polimorfni su.
Koncept nasljednog polimorfizma formulirao je E. Ford 1940. godine kako bi objasnio postojanje dva ili više različitih oblika u populaciji kada se učestalost najrjeđih oblika ne može objasniti samo mutacijskim događajima. Budući da je mutacija gena rijedak događaj (1x10 6), učestalost mutantnog alela, koja je veća od 1%, može se objasniti samo postupnim nakupljanjem u populaciji zbog selektivnih prednosti nosilaca ove mutacije.
Mnoštvo segregirajućih lokusa, mnoštvo alela u svakom od njih, zajedno sa fenomenom rekombinacije, stvara neiscrpnu ljudsku genetsku raznolikost. Proračuni pokazuju da u čitavoj istoriji čovječanstva nije bilo, nije i neće se dogoditi u dogledno vrijeme genetskog ponavljanja, tj. Svaka rođena osoba je jedinstvena pojava u Univerzumu. Jedinstvenost genetske konstitucije u velikoj mjeri određuje karakteristike razvoja bolesti kod svake pojedinačne osobe.
Čovečanstvo je evoluiralo kao grupe izolovanih populacija koje su dugo živele pod istim uslovima životne sredine, uključujući klimatske i geografske karakteristike, obrasce ishrane, patogene, kulturne tradicije itd. To je dovelo do konsolidacije u populaciji kombinacija normalnih alela specifičnih za svaki od njih, najadekvatnijih uvjetima okoline. Zbog postepenog širenja staništa, intenzivnih migracija i preseljenja naroda, nastaju situacije kada kombinacije specifičnih normalnih gena koje su korisne u određenim uvjetima ne osiguravaju optimalno funkcioniranje određenih tjelesnih sistema u drugim uvjetima. To dovodi do činjenice da dio nasljedne varijabilnosti, uzrokovane nepovoljnom kombinacijom nepatoloških ljudskih gena, postaje osnova za razvoj tzv. bolesti s nasljednom predispozicijom.
Osim toga, kod ljudi kao društvenog bića, prirodna selekcija se tokom vremena odvijala u sve specifičnijim oblicima, što je također proširilo nasljednu raznolikost. Ono što su životinje mogle odbaciti je sačuvano, ili, obrnuto, izgubljeno je ono što su životinje zadržale. Dakle, potpuno zadovoljavanje potreba za vitaminom C dovelo je u procesu evolucije do gubitka gena L-gulonodakton oksidaze, koji katalizuje sintezu askorbinske kiseline. U procesu evolucije, čovječanstvo je steklo i nepoželjne karakteristike koje su direktno povezane s patologijom. Na primjer, u procesu evolucije, ljudi su stekli gene koji određuju osjetljivost na toksin difterije ili na virus dječje paralize.
Dakle, kod ljudi, kao i kod bilo koje druge biološke vrste, ne postoji oštra granica između nasljedne varijabilnosti koja dovodi do normalnih varijacija u karakteristikama i nasljedne varijabilnosti koja uzrokuje pojavu nasljednih bolesti. Čovjek, koji je postao biološka vrsta Homo sapiens, činilo se da plaća za "razumnost" svoje vrste gomilanjem patoloških mutacija. Ova pozicija leži u osnovi jednog od glavnih koncepata medicinske genetike o evolucijskoj akumulaciji patoloških mutacija u ljudskoj populaciji.
Nasljedna varijabilnost ljudskih populacija, održavana i smanjena prirodnom selekcijom, formira takozvano genetsko opterećenje.
Neke patološke mutacije mogu opstajati i širiti se u populacijama istorijski dugo vremena, uzrokujući takozvano segregacijsko genetsko opterećenje; druge patološke mutacije nastaju u svakoj generaciji kao rezultat novih promjena u nasljednoj strukturi, stvarajući mutacijsko opterećenje.
Negativan učinak genetskog opterećenja očituje se povećanjem mortaliteta (odumiranje gameta, zigota, embrija i djece), smanjenom plodnošću (smanjenom reprodukcijom potomstva), smanjenim životnim vijekom, socijalnom disadaptacijom i invalidnošću, a uzrokuje i povećanu potrebu za medicinskom njegom. .
Engleski genetičar J. Hoddane prvi je skrenuo pažnju istraživača na postojanje genetskog opterećenja, iako je sam termin predložio G. Meller još kasnih 40-ih godina. Značenje pojma “genetsko opterećenje” povezano je sa visokim stepenom genetske varijabilnosti neophodnom za biološke vrste kako bi se mogla prilagoditi promjenjivim uvjetima okoline.
Gotovo sva genetska istraživanja temelje se na tom konceptu varijacije . Ovaj koncept uključuje sve vrste promjena sekvence DNK ( mutacije ), uočeno na hromozomskom ili genskom nivou. S jedne strane, varijacije genoma objašnjavaju međuindividualnu raznolikost, s druge strane, mutacije mogu dovesti do patogenih promjena u funkcionisanju organizma, pa tako biti uzrok nasljedne bolesti. Također biste trebali uvesti nekoliko pojmova koji se koriste za opisivanje procesa mutacijske promjene u DNK: locus - specifičan region hromozoma koji sadrži specifične sekvence DNK ili gene, alel - dva ili više alternativnih oblika gena koji se nalaze na istom lokusu para homolognih hromozoma. Ako se u općoj populaciji uoči razlika u sekvenci DNK dva alela istog lokusa s učestalošću većom od 1%, tada se ova vrsta varijacije označava polimorfizam . Obično se naziva promjena u sekvenci DNK koja ima nižu frekvenciju mutacija . Postoje dvije glavne vrste mutacija povezanih s nasljednom patologijom: hromozomski (promena broja i/ili strukture hromozoma u ćeliji) i genetski (promena sekvence DNK u specifičnom genu). Na osnovu ove klasifikacije moguće je identificirati područja genetskog istraživanja kršenja sekvence DNK koja dovode do nasljednih bolesti, koja se proučavaju. medicinska genetika , naime, traženje promjena u sekvencama nukleinskih kiselina i proteina na molekularnom nivou ( molekularna genetika ) i proučavanje promjena u broju, strukturi i organizaciji hromozoma ( medicinska citogenetika ).
Molekularno genetičko istraživanje zasnovano je na modernim idejama o karakteristikama molekula DNK i biohemijskim procesima transkripcije i translacije. Njihov glavni cilj je identificirati genske mutacije koje dovode do karakterističnih fenotipskih manifestacija. Genske mutacije su promjene u lokaciji, gubitku i dobitku DNK u odnosu na njenu linearnu sekvencu koja se normalno nalazi. Najčešći tipovi genskih mutacija su supstitucije, gubici i/ili insercije jednog nukleotida. Potonji su označeni skraćenicom SNP (polimorfizmi jednog nukleotida) i među najčešćim su u ljudskom genomu. U prosjeku, SNP-ovi koji dovode do varijacija između alela kod jedne osobe javljaju se na svakih 1500 parova baza. Međutim, većina njih se nalazi u nekodirajućim sekvencama i općenito nemaju fenotipske posljedice. Ako se promjena u DNK sekvenci dogodi u genu koji kodira protein, onda je velika vjerovatnoća da će biti povezana s poremećajima u tijelu. Postoji sljedeća klasifikacija genskih mutacija:
Missense mutacije- zamjena jednog nukleotida drugim ili nesinonimne promjene sekvence DNK . Teoretski, mogu se razlikovati dvije vrste takvih mutacija: konzervativan I nekonzervativan . Konzervativne missense mutacije dovode do zamjene jednog kodona s ekvivalentnim (kodoni koji kodiraju isti aminokiselinski ostatak) ili kodonom drugog aminokiselinskog ostatka koji ne mijenja fizičko-hemijske osobine proteina kodiranog odgovarajućim genom. Nekonzervativne misense mutacije, po pravilu, mijenjaju biokemijska svojstva proteina i stoga dovode do poremećaja njegove funkcionalne aktivnosti.
Besmislena mutacija- promjene u kodirajućoj sekvenci DNK, koje dovode do formiranja stop kodona, uslijed čega se sintetizira protein u kojem nedostaje dio njegove sekvence.
Frameshift mutacija- bilo kakve promjene u sekvenci DNK gena (uglavnom gubici ili umetanja nukleotida) koje dovode do promjene u čitanju sekvence tokom transkripcije. Rezultat toga je sinteza potpuno novog proteina ili formiranje glasničke RNK, koja ne nosi nikakvu informaciju o sekvenci aminokiselina.
Nepatogene promjene sekvence DNK- Varijacije sekvence DNK, uključujući konzervativne missense mutacije, ili tzv sinonimne mutacije , koji ne mijenjaju kodirane informacije u DNK gena ili ne utječu na funkcionalnu aktivnost proteinskih makromolekula.
Mutacije se takođe javljaju u nekodirajućim sekvencama DNK (introni). Ova vrsta varijacije obično nema fenotipske posljedice. Međutim, s pomakom u okviru čitanja ili formiranjem alternativnih oblika proteinskih makromolekula ( alternativno spajanje ), ove varijacije mogu dovesti do poremećaja funkcionalne aktivnosti proteinskih makromolekula i kao posljedicu fenotipskih posljedica. U ovom kontekstu, identifikacija patogenih mutacija izgleda teško, budući da je koncept „norme“ u medicinsko-genetičkom istraživanju prilično relativan, zbog činjenice da je na molekularnom nivou ljudski genom u velikoj mjeri nestabilan. Drugim riječima, samo rekurentne mutacije (najčešće rekurentne mutacije pronađene kod osoba s poznatom nasljednom bolešću) mogu se smatrati patogenima. U slučajevima kada se otkrije nova mutacija, postoji potreba za molekularno genetskim studijama bliskih srodnika pacijenta kako bi se utvrdilo da li je ona uzrok bolesti.
hromozomske mutacije (abnormalnosti) povezani su ili s različitim strukturnim preuređivanjem kromosoma, ili s promjenom njihovog broja (n). Brojčane promjene u setu hromozoma ( kariotip ) mogu biti dvije vrste: poliploidija - umnožavanje kompletnog hromozomskog skupa (3n, 4n, itd.), ili genoma, višestrukog haploidnog broja hromozoma (u literaturi se ponekad naziva genomske mutacije ); aneuploidija - povećanje ili smanjenje broja hromozoma u setu, a ne višestruki od haploidnog. Ove kvantitativne promjene u kariotipu obično su uzrokovane poremećajima mejoze ili mitoze. Numeričke hromozomske abnormalnosti u obliku aneuploidije dijele se na monosomija (gubitak hromozoma ili njegovog dijela - parcijalna monosomija) i trisomija ili polisomija (sticanje jednog/više hromozoma ili njihovog dela – parcijalna trisomija). Ove promjene kariotipa povezane su s kompleksom kongenitalnih malformacija i, u pravilu, s bolestima praćenim mentalnom retardacijom ili teškim mentalnim poremećajima. Trenutno su opisani slučajevi promjena u hromozomskom setu koji uključuju spolne hromozome i neke autosome kod šizofrenije i autizma. Na primjer, do 5-15% djece s autističnim poremećajima ima hromozomske abnormalnosti. Ovo nam omogućava da smatramo da je hromozomska neravnoteža u tijelu jedan od mogućih uzroka nekih slučajeva mentalnih bolesti.
Strukturne promjene mogu utjecati na cijeli hromozom, a mogu biti praćene i promjenom količine genetskog materijala u jezgru ili njegovim kretanjem. Uravnotežene hromozomske abnormalnosti su preuređenja zbog kojih nastaju kariotipovi s nepromijenjenim skupom gena, ali se njihova lokacija unutar hromozoma ili između hromozoma razlikuje od normalne. U većini slučajeva, nosioci uravnoteženih hromozomskih abnormalnosti su fenotipski normalni, ali postoji visok rizik da njihovo potomstvo ima neuravnotežen kariotip, ali u nekim slučajevima nosioci uravnoteženog kariotipa mogu imati i različite kongenitalne defekte i/ili mikroanomalije, kao i kao poremećaji neuropsihološkog razvoja. Ako strukturne hromozomske mutacije dovode do gubitka ili dobijanja genetskog materijala, onda jesu neuravnotežene hromozomske abnormalnosti .
Citogenetski, strukturna preuređivanja se klasifikuju prema principu linearne sekvence rasporeda gena: brisanja (gubitak hromozomskih sekcija), dupliranja (udvostručavanje hromozomskih regiona), inverzije (inverzija za 180° u odnosu na normalnu sekvencu hromozomskih regiona), umetanja (insercije hromozomskih regiona) i translokacije (promena u rasporedu hromozomskih regiona) hromozoma.
Proučavanje hromozomskih mutacija pod uticajem faktora sredine je od velikog značaja. Pokazalo se da su ljudski hromozomi visoko osjetljivi na djelovanje zračenja i kemikalija, koje se obično nazivaju mutageni faktori ( mutageni ). Prilikom analize uticaja ovih faktora potrebno je razlikovati poremećaje u somatskim i zametnim ćelijama. Prvi direktno utječu na životnu aktivnost organizma koji se proučava, dok se drugi pojavljuju u sljedećim generacijama. Mutacije hromozoma u zametnim stanicama dovode do stvaranja aberantnih gameta, što može rezultirati smrću zigota, embrija u ranim fazama intrauterinog razvoja, te rađanjem djece sa specifičnim ili nespecifičnim hromozomskim abnormalnostima, koje se manifestiraju u obliku određenu kliničku sliku ili određeni fenotip. Mutacije hromozoma u somatskim ćelijama dovode do stvaranja nespecifičnih hromozomskih abnormalnosti u vidu hromozomskih ili hromatidnih praznina, prekida i razmena u kariotipu, koje ne dovode do specifičnog fenotipa karakterističnog za određenu bolest. Takve mutacije se ne nasljeđuju. Treba napomenuti da je prilikom proučavanja ovakvog uticaja mutagenih faktora moguće kvalitativno i kvantitativno proceniti dejstvo jonizujućeg zračenja, hemikalija, virusa, ali se dobijeni podaci ne mogu preneti na zametne ćelije čiji je rezultat hromozomski. bolesti kod dece.
Kromosomske abnormalnosti se mogu manifestirati u takozvanim mozaičnim oblicima, koji su uzrokovani nepravilnom diobom stanica u različitim fazama embrionalnog i postnatalnog razvoja. Ovo omogućava podjelu hromozomskih abnormalnosti na mozaik I redovno (nenormalan kariotip se uočava u svim ćelijama tela). Hromozomski mozaicizam predstavlja prisustvo nekoliko populacija ćelija sa različitim hromozomskim skupovima jedna od druge. U pravilu, kod mozaičkih oblika hromozomskih abnormalnosti, postoji izostanak pojedinačnih kliničkih znakova određenog kromosomskog sindroma i blaži tok bolesti, ali su neki simptomi gotovo uvijek prisutni. Mozaičke strukturne hromozomske anomalije uočavaju se prilično rijetko, stoga, kada govorimo o mozaičnim hromozomskim anomalijama, uglavnom mislimo na numeričke anomalije, čiji mozaični oblici imaju prilično visoku učestalost populacije. Treba napomenuti i fenomen tkivno-specifični hromozomski mozaicizam - ćelije sa abnormalnim setom hromozoma prisutne su samo u određenom tkivu tela.
Grupa ruskih istraživača, Peter Garyaev, uspjela je metodom modulacije dokazati da je moguće obnoviti hromozome oštećene rendgenskim zračenjem. Biofizičari su čak uspjeli da izoluju informacijske obrasce iz jedne DNK i da ih superponiraju na drugu. Tako su reprogramirali ćelije drugog organizma na sliku prvog genoma. Naučnici su navodno uspješno transformirali embrije žaba u embrije daždevnjaka jednostavno ih ozračivši valovima koji su nosili informacijske obrasce koji odgovaraju drugoj DNK. Drugim riječima, prepravili su program i promijenili talasni oblik tijela životinje.
Sve je to učinjeno samo superponiranjem zvučnih vibracija posebno odabranih riječi na laserski snop, a ne zastarjelim postupkom izrezivanja gena. Ovaj eksperiment naučno objašnjava "magiju" kada mađioničar koristi čaroliju da transformiše jednu životinju u drugu. Međutim, naučnici iz grupe Petera Garyaeva bili su daleko od prvih koji su proveli uspješne eksperimente u reprogramiranju DNK.
Na primjer, na samom početku 60-ih godina prošlog stoljeća kineski istraživač Jiang Kanzhen eksperimentalno se uvjerio da sva živa bića emituju energiju koja kontrolira sve procese u njihovom tijelu na ćelijskom nivou. Ova energija sadrži sve informacije o njegovom genetskom kodu. A ako stvorenje druge vrste dođe u zonu djelovanja psihičke energije, tada se DNK ovog stvorenja mijenja. Ovo je ono što Jiang Kanzhen piše o nevjerovatnim iskustvima Vladimir Babanin u svojoj knjizi “Vremenske mašine”:
“Pojačani tok psihičke energije koja izlazi kroz vrh piramide mogao bi se koristiti u medicinske svrhe, za promjenu koda DNK gena... Ne, ovo nije fantazija autora ove knjige. Ovo otkriće je 60-ih godina dvadesetog veka napravio kineski medicinski naučnik Jiang Kanzhen. Kao što znate, u modernoj radiotehnici naširoko se koriste sve vrste valovoda, uz pomoć kojih možete usmjeriti energiju zračenja ili signal, poput vode iz vatrogasnog crijeva, u željenom smjeru. Ranije su to bile uglavnom metalne cijevi okruglog ili pravokutnog presjeka. Sada se drugi materijali, uključujući i nemetalne, također koriste kao valovodi. Zanimljivo pitanje: ako se svjetlosni, akustični, radio i drugi valovi mogu slati duž valovoda, da li je moguće slati psihičku energiju s ekstremno visokim frekvencijama duž njega? Mogu li valovi psihičke energije u određenoj mjeri biti podložni poznatim zakonima fizike, refrakcije i refleksije? Čudno pitanje... Uostalom, psihička energija je suptilnija od mikrotalasnih radio talasa koje poznajemo. Štaviše, sveprisutan je. Ali ima izvanredne sposobnosti za kreativnost i transformaciju u druge vrste energije, te se stoga može različito manifestirati u različitim uvjetima. To će biti jasno vidljivo kada osoba ovlada mentalnim moćima svog tijela. On će biti podložan gravitacionoj energiji i moći će da leti. Elektromagnetna energija će mu se pokoravati i on će moći da šalje udarne munje. Moći će da mijenja tok vremena i prelazi u druge, paralelne svjetove... Na istom principu će se graditi i zvjezdani brodovi - vrtložni brodovi koji će savladavati prostor i vrijeme. A sve su to mogućnosti psihičke energije, njena ogromna sposobnost da se transformiše i manifestuje u drugim vrstama energije. Dakle, da li se psihička energija koja se emituje kroz vrh piramida ili emituje od tela živog bića može usmeriti u talasovod i koristiti po sopstvenom nahođenju? Trebali bismo pokušati... Ovdje je kineski medicinski istraživač Jiang Kanzhen objavio svoje prisustvo. Već na samom početku 60-ih godina 20. stoljeća eksperimentalno se uvjerio da sva živa bića emituju energiju koja kontrolira sve procese u njihovom tijelu na ćelijskom nivou i sadrži sve informacije o svom genetskom kodu. A ako je rastući embrion stvorenja druge vrste došao u zonu djelovanja ove energije, tada su se dogodile promjene na genetskom nivou! Rezultat je bio složeno stvorenje - sfinga. Tako je „zračenjem“ kokošjeg embriona koji se razvija u kokošjem jajetu energetskim poljem pačjeg tijela, dobivena kokošja patka. Sadržavao je znakove i piletine i patke. I to bez hirurške intervencije u DNK embriona kokošijeg jajeta! Zatim su provedeni eksperimenti na drugim životinjama i stvorena su nova čudovišta sfinge. Kada je prvi članak s rezultatima eksperimenata objavljen 1963. godine, proizveo je efekat bombe koja je eksplodirala u Kini. Samo nekoliko naučnika izrazilo je svoje divljenje ovom otkriću i u njemu je videlo budućnost genetskog inženjeringa koji bi mogao da transformiše svet. Drugi naučnici, a samim tim i javnost, imali su drugačije mišljenje. Oni su u otkriću vidjeli prijetnju evoluciji čovječanstva i životinjskog svijeta, mogućnost stvaranja psihotroničkog oružja sposobnog da podjarmi osobu u interesu ambicioznih ljudi, prepravi njegovu prirodu. Na kraju, niko nije želeo da završi kao kokošja patka, sabljasto čudovište ili neka druga sfinga kao rezultat nečijih eksperimenata. Reakcija je bila trenutna: istraživačke laboratorije su zatvorene. Snažan val kulturne revolucije koji je zahvatio Kinu u to vrijeme postavio je prepreku za dalja istraživanja. Jiang je poslan u jedno selo na prevaspitanje, gdje je čuvao svinje, a nakon pokušaja bijega poslat je u zatvor, gdje je proveo nekoliko godina. I tek 1971. tajno je prešao sovjetsko-kinesku granicu i nastanio se u Habarovsku, gdje je kasnije postao zaposlenik medicinskog instituta. Čudnom koincidencijom i sam je postao „kompozitni“ rusko-kineski: njegovo prezime Jiang Kanzhen ostalo je kinesko, ali njegovo prvo i patronimsko ime postalo je ruski: Jurij Vladimirovič. Sovjetski naučnici su se kasnije zainteresovali za Jiangovo otkriće i nastavili svoja istraživanja u tom pravcu. Kakvi su rezultati? One su veoma važne, ali ne postaju javno poznato. Sada nas zanima kako je uz pomoć kojih tehničkih sredstava Jiang uspio koncentrirati i prenijeti psihičku energiju u strogo definisanom pravcu i za šta ju je koristio. Izvana, cijeli njegov dizajn djelovao je prilično jednostavno. U jednoj od prostorija nalazila se prostrana zatvorena volumetrijska komora napravljena od nemagnetnog materijala - bakrenog lima. Nekoliko šupljih bakrenih čunjeva zalemljeno je u zidove komore sa zvonom unutra - analozi modela piramidalnih kapa. Vrhovi čunjeva su odrezani, a na njih su zalemljene duge tanke bakrene cijevi - valovoda. Protezale su se u susednu prostoriju i završavale u drugoj volumetrijskoj konturnoj komori. To je cijela struktura. Kako mi to razumijemo, prva komora sa svojim vanjskim čunjevima bila je u principu modelirana kao obična piramida sa odsječenim vrhom i komorom iznutra. Kako je onda funkcionirala ova čudna instalacija? U prvoj komori - "piramidi" - nalazio se "donator" - "generator" psihičke energije. Nije bilo potrebe izmišljati bilo kakvo tehničko sredstvo koje bi generiralo valove psihičke energije. Da, to je teško na našem nivou naučnog razvoja. Najbolji generator psihičke energije bilo je živo biće - osoba, životinja ili biljka. Njihova aura – energetsko-informaciono polje – bila je nosilac i izvor ove energije. Sadržavao je sve informacije o procesima koji se odvijaju u živom organizmu na ćelijskom nivou, o signalima i naredbama kojima su se ćelije pokoravale. Ove komande i programi svih procesa jednog organizma trebalo je da se prenesu putem “bio-mikrovalne komunikacije” na drugi organizam koji se nalazi na daljinu. Konusi u instalaciji služili su kao piramide. Vrtložni tok unutar njih kao da je "usisao" energiju živog bića - "donora" - i usmjerio je u valovod, a duž njega u drugu komoru. Sadržavao je živi predmet iste ili druge vrste. Bio je podvrgnut “zračenju”. Morao je prihvatiti primljene komande i naređenja i izvršiti ih, čak i ako su uništile cijelo njegovo tijelo. Koji organizam je najbolje ispunjavao primljene, često vanzemaljske, naredbe i naredbe? Kao što je jednom primijetio poznati ruski uzgajivač I.V. Michurin, mladi organizam koji raste najbolje se prilagodio novim uvjetima. Zbog toga, da bi se postigao brzi efekat, u drugu komoru bi se mogli staviti rastući životinjski primerci, jaja ptica, zmija, krokodila sa embrionima u razvoju, kao i zrna biljaka koja klijaju. U normalnim, poznatim uslovima, embrioni biljaka i živih bića se razvijaju u skladu sa genetskim programom ugrađenim u njihove ćelije. Ali duž talasovoda, signali s drugačijim genetskim programom, čak i potpuno drugačija vrsta živog bića, dolazili su od "donatora". A onda je počela borba između programa, čiji je ishod bio nepredvidiv. U pravilu je pronađen kompromis, uslijed čega je promijenjen genetski kod embrija u razvoju. Tako je u drugoj odaji rasla biljka ili živo biće, koje je sadržavalo znakove dva bića - onog koji je bio u prvoj komori i onog koji je bio u drugoj. Ali to je već bilo čudovište, nakaza, sfinga! Bilo bi dobro da su u eksperiment uključene biljke. Ali kada su u pitanju različite vrste životinja, to ne samo da nije bilo smiješno, nego čak i kriminalno, pogotovo kada je u jednoj ćeliji bila osoba, a u drugoj životinja. Inače, Jiang je proveo i sljedeće eksperimente: u prvoj komori je on sam bio "donator", a u drugoj - kokošje jaje u inkubatoru. Kao rezultat zračenja izraslo je pile, čije je tijelo, umjesto perja, bilo prekriveno... dlakom! Ali moglo je biti i gore - ptica sa ljudskom glavom. Takva stvorenja su omiljeni likovi u mnogim drevnim legendama. Možda odražavaju činjenice koje su se zaista dogodile kao rezultat neopreznih eksperimenata drevnih genetičara? I što je najvažnije: proizvedene sfinge mogle bi se razmnožavati i proizvoditi potomke sfingi! U suštini, instalacija Jiang Kanzhena bila je svojevrsni psihotronički generator. Kao što znate, svaki štap ima dva kraja. Jiangov izum imao je ista dva kraja. Korisno je, ali u prihvatljivim granicama: za stvaranje novih vrsta biljaka koje nam daju hranu, za liječenje neizlječivih bolesti, za mnoge druge svrhe koje ne nanose štetu. Ali također može predstavljati veliku prijetnju ljudskoj prirodi ako sposobnosti takvog psihotroničkog generatora koriste pojedinac ili grupe ljudi, ili čak cijela država u političke svrhe.”
Naši ezoterični i duhovni učitelji odavno znaju da se ljudsko tijelo može programirati ne samo uz pomoć piramida, već i uz pomoć određenih zvukova, rimovanih rečenica ili koncentrisanih misli. Ovo je sada naučno dokazano od strane DNK istraživača i objašnjeno
. Naravno, reprogramiranje DNK mora se vršiti odgovarajućom frekvencijom, i zato nije svaki naučnik ili ezoteričar u stanju da konstantno dobija jednako uspešne i duboke rezultate. Duša oličena u tijelu mora neprestano raditi na svojim unutrašnjim procesima, mora nastojati da uspostavi svjesnu vezu sa svojim DNK i dovede ga u harmoniju. Za duhovnu svijest osobe može i treba prepisati DNK program. Isti posao reprogramiranja DNK može obaviti i obična piramida zlatnog preseka ako osoba u njoj meditira oko jedan sat svaki dan.
Međutim, što je čovjekova svijest više razvijena, to se više otkrivaju njeni mentalni i duhovni kvaliteti, manje osjeća potrebu za bilo kakvim vanjskim uređajem za reprogramiranje njegove DNK.
Ova brošura sadrži informacije o tome šta su hromozomski poremećaji, kako se mogu naslijediti i koji problemi mogu biti povezani s njima. Ova brošura ne može zamijeniti vašu komunikaciju sa vašim liječnikom, ali vam može pomoći da razgovarate o pitanjima koja vas zanimaju.
Da bismo bolje razumjeli šta su hromozomski poremećaji, prvo će biti od pomoći znati šta su geni i hromozomi.
Šta su geni i hromozomi?
Naše tijelo se sastoji od miliona ćelija. Većina ćelija sadrži kompletan skup gena. Osoba ima hiljade gena. Geni se mogu porediti sa uputstvima koja se koriste za kontrolu rasta i koordinisanog funkcionisanja celog organizma. Geni su odgovorni za mnoge karakteristike našeg tijela, kao što su boja očiju, krvna grupa ili visina.
Geni se nalaze na strukturama nalik na niti koje se nazivaju hromozomi. Normalno, većina ćelija u telu sadrži 46 hromozoma. Hromozomi nam se prenose od roditelja - 23 od mame i 23 od tate, tako da često izgledamo kao naši roditelji. Dakle, imamo dva seta od 23 hromozoma, odnosno 23 para hromozoma. Budući da se geni nalaze na hromozomima, nasljeđujemo dvije kopije svakog gena, po jednu kopiju od svakog roditelja. Hromozomi (a samim tim i geni) su napravljeni od hemijskog jedinjenja zvanog DNK.
Slika 1: Geni, hromozomi i DNK
Hromozomi (vidi sliku 2), označeni brojevima od 1 do 22, isti su kod muškaraca i žena. Takvi hromozomi se nazivaju autozomi. Kromosomi 23. para su različiti kod žena i muškaraca i nazivaju se polni hromozomi. Postoje 2 varijante polnih hromozoma: X hromozom i Y hromozom. Normalno, žene imaju dva X hromozoma (XX), jedan od njih se prenosi od majke, drugi od oca. Normalno, muškarci imaju jedan X hromozom i jedan Y hromozom (XY), pri čemu je X hromozom prenet od majke, a Y hromozom od oca. Dakle, na slici 2 prikazani su hromozomi muškarca, pošto je poslednji, 23. par predstavljen kombinacijom XY.
Slika 2: 23 para hromozoma raspoređenih po veličini; Hromozom broj 1 je najveći. Posljednja dva hromozoma su polni hromozomi.
Hromozomske promjene
Ispravan skup hromozoma je veoma važan za normalan ljudski razvoj. To je zbog činjenice da se geni koji daju "instrukcije za djelovanje" stanicama našeg tijela nalaze na hromozomima. Svaka promjena u broju, veličini ili strukturi naših hromozoma mogla bi značiti promjenu količine ili slijeda genetskih informacija. Takve promjene mogu dovesti do poteškoća u učenju, zaostajanja u razvoju i drugih zdravstvenih problema djeteta.
Hromozomske promjene mogu biti naslijeđene od roditelja. Najčešće se hromozomske promene dešavaju tokom formiranja jajne ćelije ili sperme, ili tokom oplodnje (nove mutacije, ili de novo mutacije). Ove promjene se ne mogu kontrolisati.
Postoje dvije glavne vrste hromozomskih promjena. Promjena broja hromozoma. S takvom promjenom dolazi do povećanja ili smanjenja broja kopija bilo kojeg kromosoma. Promjene u strukturi hromozoma. S takvom promjenom dolazi do oštećenja materijala bilo kojeg hromozoma ili se mijenja sekvenca gena. Moguća je pojava dodatnog ili gubitka dijela originalnog kromosomskog materijala.
U ovoj knjižici ćemo se osvrnuti na brisanja hromozoma, duplikacije, umetanja, inverzije i prstenaste hromozome. Ako ste zainteresirani za informacije o kromosomskim translokacijama, pogledajte brošuru “Hromosomske translokacije”.
Promjena broja hromozoma.
Normalno, svaka ljudska ćelija sadrži 46 hromozoma. Međutim, ponekad se beba rodi sa više ili manje hromozoma. U tom slučaju se javlja, shodno tome, ili prevelik ili nedovoljan broj gena neophodnih za regulaciju rasta i razvoja organizma.
Jedan od najčešćih primjera genetskog poremećaja uzrokovanog viškom hromozoma je Downov sindrom. Ćelije oboljelih od ove bolesti imaju 47 hromozoma umjesto uobičajenih 46, jer postoje tri kopije hromozoma 21 umjesto dvije. Drugi primjeri bolesti uzrokovanih viškom hromozoma su Edwards i Patau sindromi.
Slika 3: Hromozomi djevojčice (zadnji par hromozoma XX) sa Downovim sindromom. Umjesto dvije vidljive su tri kopije hromozoma 21.
Promjene u strukturi hromozoma.
Promjene u strukturi hromozoma nastaju kada je materijal na određenom hromozomu oštećen ili se redoslijed gena promijeni. Strukturne promjene također uključuju višak ili gubitak nekog hromozomskog materijala. To se može dogoditi na nekoliko načina, opisanih u nastavku.
Promjene u strukturi hromozoma mogu biti vrlo male i laboratorijskim tehničarima može biti teško da ih otkriju. Međutim, čak i ako se pronađe strukturna promjena, često je teško predvidjeti utjecaj te promjene na zdravlje određenog djeteta. Ovo može biti frustrirajuće za roditelje koji žele sveobuhvatne informacije o budućnosti svog djeteta.
Translokacije
Ako želite saznati više o translokacijama, pogledajte brošuru Kromosomske translokacije.
Brisanja
Izraz "hromozomska delecija" znači da je dio hromozoma izgubljen ili skraćen. Brisanje se može dogoditi na bilo kojem hromozomu i duž bilo kojeg dijela hromozoma. Brisanje može biti bilo koje veličine. Ako je materijal (geni) izgubljen tokom brisanja sadržavao važne informacije za tijelo, tada dijete može imati poteškoća u učenju, zaostajanja u razvoju i drugih zdravstvenih problema. Ozbiljnost ovih manifestacija ovisi o veličini izgubljenog dijela i lokaciji unutar hromozoma. Primjer takve bolesti je Joubertov sindrom.
Duplikacije
Izraz "hromozomska duplikacija" znači da je dio hromozoma dupliciran, što rezultira viškom genetskih informacija. Ovaj višak hromozomskog materijala znači da tijelo prima previše "uputa" i to može dovesti do poteškoća u učenju, zaostajanja u razvoju i drugih zdravstvenih problema kod djeteta. Primjer bolesti uzrokovane dupliciranjem dijela hromozomskog materijala je motorno-senzorna neuropatija tipa IA.
Insertions
Kromosomska insercija (umetanje) znači da dio materijala hromozoma nije na svom mjestu na istom ili drugom hromozomu. Ako se ukupna količina hromozomskog materijala nije promijenila, onda je takva osoba obično zdrava. Međutim, ako takav pokret dovede do promjene u količini hromozomskog materijala, tada osoba može doživjeti poteškoće u učenju, zaostajanje u razvoju i druge zdravstvene probleme djeteta.
Prstenasti hromozomi
Termin "prstenasti hromozom" znači da su se krajevi hromozoma spojili i da je hromozom dobio oblik prstena (normalno, ljudski hromozomi imaju linearnu strukturu). Ovo se obično dešava kada se skrate oba kraja istog hromozoma. Preostali krajevi hromozoma postaju "ljepljivi" i spajaju se u "prsten". Posljedice formiranja prstenastih hromozoma za tijelo zavise od veličine delecija na krajevima hromozoma.
Inverzije
Hromozomska inverzija označava promjenu u hromozomu u kojoj je dio hromozoma okrenut, a geni u ovoj regiji se nalaze obrnutim redoslijedom. U većini slučajeva, nosilac inverzije je zdrav.
Ako roditelj ima neobičan hromozomski preuređenje, kako bi to moglo uticati na dijete?
Postoji nekoliko mogućih ishoda za svaku trudnoću:
- Dijete može dobiti potpuno normalan set hromozoma.
- Dijete može naslijediti isto hromozomsko preuređenje koje ima i roditelj.
- Dijete može imati poteškoće u učenju, zaostajanje u razvoju ili druge zdravstvene probleme.
- Moguć je spontani prekid trudnoće.
Dakle, nosilac hromozomskog preuređivanja može roditi zdravu djecu, a u mnogim slučajevima se upravo to događa. Budući da je svaka promjena jedinstvena, o vašoj specifičnoj situaciji treba razgovarati sa genetičarom. Često se dešava da se dete rodi sa hromozomskim preuređenjem, uprkos činjenici da je hromozomski skup roditelja normalan. Takva restrukturiranja nazivaju se novonastalim ili nastalim “de novo” (od latinske riječi). U ovim slučajevima, rizik od ponovnog rođenja djeteta s hromozomskim preuređenjem kod istih roditelja je vrlo mali.
Dijagnoza hromozomskih preuređivanja
Moguće je provesti genetsku analizu kako bi se identificirali nosioci kromosomskih preuređivanja. Za analizu se uzima uzorak krvi, a krvna zrnca se ispituju u specijaliziranoj laboratoriji radi utvrđivanja kromosomskih preuređivanja. Ova analiza se naziva kariotipizacija. Takođe je moguće uraditi test tokom trudnoće kako bi se procenili fetalni hromozomi. Ovaj test se zove prenatalna dijagnoza i o ovom pitanju treba razgovarati sa genetičarom. Detaljnije informacije o ovoj temi nalaze se u brošurama “Uzorkovanje horionskih resica” i “Amniocenteza”.
Kako to utiče na ostale članove porodice?
Ako jedan od članova vaše porodice ima hromozomsko preuređenje, možda ćete želeti da o tome razgovarate sa drugim članovima porodice. Ovo će dati priliku drugim rođacima, po želji, da se podvrgnu pregledu (analizi hromozoma u krvnim ćelijama) kako bi se utvrdilo da li su oni nosioci hromozomskog preuređivanja. Ovo može biti posebno važno za rođake koji već imaju djecu ili planiraju trudnoću. Ako ne nose hromozomsko preuređenje, ne mogu ga prenijeti na svoju djecu. Ako su nosioci, može im se ponuditi testiranje tokom trudnoće radi analize fetalnih hromozoma.
Nekim ljudima je teško razgovarati o problemima povezanim s hromozomskim preuređenjima s članovima porodice. Možda se boje uznemiravanja članova porodice. U nekim porodicama zbog toga ljudi imaju poteškoća u komunikaciji i gube međusobno razumijevanje sa rođacima. Lekari genetičari obično imaju veliko iskustvo u rešavanju ovakvih porodičnih situacija i mogu vam pomoći da razgovarate o problemu sa drugim članovima porodice.
Šta je važno zapamtiti
- Preuređenje hromozoma može biti naslijeđeno od roditelja ili se može javiti tokom oplodnje.
- Perestrojka se ne može ispraviti - ostaje za život.
- Perestrojka nije zarazna, na primjer, njen nosilac može biti davalac krvi.
- Ljudi se često osjećaju krivima jer postoji problem kao što je hromozomsko preuređenje u njihovoj porodici. Važno je zapamtiti da ovo nije ničija krivica niti rezultat nečijih postupaka.
- Većina nosilaca uravnoteženih preuređivanja može imati zdravu djecu.
Uz pomoć CRISPR-a, upravo se dešava ogroman napredak u genetskom inženjeringu: naučnici planiraju da uskoro nauče kako da nas zauvijek oslobode bilo kakvih bolesti, uz izglede za bilo kakve kontrolirane mutacije i vječni život.
Na objavljivanje ove objave potaknuo nas je video “CRISPR: uređivanje gena će zauvijek promijeniti sve”, koji govori o vrhunskoj nauci u smislu genetske modifikacije ljudi: ne radi se samo o oslobađanju od bolesti poput AIDS-a, raka i mnogi drugi, ali i o stvaranju besprijekorne nove vrste ljudi, ljudi sa super moćima i besmrtnošću. I ovo se dešava upravo sada pred našim očima.
Svi ovi izgledi se otvaraju zahvaljujući nedavnom revolucionarnom otkriću proteina CRISPR–Cas9, ali prvo.
Ranije se vjerovalo da je DNK u svakoj našoj ćeliji apsolutno identična i da sadrži našu tačnu i nepromjenjivu kopiju - bez obzira koju ćeliju uzeli, ali se pokazalo da to nije tako: DNK u različitim stanicama je malo drugačiji i mijenjaju se ovisno o različitim okolnostima.
Otkriće proteina CRISPR-Cas9 pomoglo je promatranjem bakterija koje su preživjele napad virusa.
Najstariji rat na zemlji
Bakterije i virusi se takmiče od početka života: virusi bakteriofaga plijene bakterije. U okeanu ubijaju 40% ukupnog broja bakterija svaki dan. Virus to radi tako što ubacuje svoj genetski kod u bakteriju i koristi je kao tvornicu.
Bakterije se bezuspješno pokušavaju oduprijeti, ali u većini slučajeva njihovi odbrambeni mehanizmi su preslabi. Ali ponekad bakterije prežive. Tada mogu aktivirati svoj najefikasniji antivirusni sistem. Oni pohranjuju dio DNK virusa u svom genetskom kodu, "CRISPR" DNK arhivi.Ovdje se čuva dok se ne zatraži.
Kada virus ponovo napadne, bakterija stvara kopiju RNK iz DNK arhive i
puni tajno oružje - protein Cas9. Ovaj protein skenira bakteriju u potrazi za virusnim smetnjama upoređujući svaki komad DNK koji pronađe sa arhivom. Kada se pronađe 100% podudaranje, on se aktivira i odsiječe DNK virusa, čineći ga beskorisnim, čime se štiti bakterija.
Protein Cas9 skenira DNK ćelije za ulazak virusa i zamjenjuje oštećeni dio zdravim fragmentom.
Rečeno je da je Cas9 veoma precizan, poput DNK hirurga. Revolucija je došla kada su naučnici shvatili da je CRISPR sistem programibilan – mogli su jednostavno dati kopiju DNK koju je trebalo promijeniti i smjestiti sistem u živu ćeliju.
Osim što je precizan, jeftin i jednostavan za korištenje, CRISPR vam omogućava da uključite i isključite gene u živim stanicama i proučavate specifične sekvence DNK.
Ova metoda također radi sa svim stanicama, mikroorganizmima, biljkama, životinjama ili ljudima.
Naučnici su otkrili da se Cas9 može programirati da napravi bilo kakve zamjene u bilo kojem dijelu DNK - a to otvara gotovo neograničene mogućnosti za čovječanstvo.
Ima li kraja bolestima?
Naučnici su 2015. godine koristili CRISPR da uklone virus HIV-a iz ćelija pacijenata.
i dokazao da je to moguće. Godinu dana kasnije, izveli su ambiciozniji eksperiment sa štakorima sa virusom HIV-a u skoro svim ćelijama.
Naučnici su jednostavno ubrizgali CRISPR u njihov rep i uspjeli ukloniti više od 50% virusa iz ćelija u cijelom tijelu. Možda će za nekoliko decenija CRISPR pomoći da se riješimo HIV-a i drugih retrovirusa - virusa koji se kriju unutar ljudske DNK, poput herpesa. Možda CRISPR može pobijediti našeg najgoreg neprijatelja, rak.
Rak je rezultat ćelija koje odbijaju da umru i nastavljaju da se dele, a skrivaju se od imunog sistema. CRISPR nam daje način da uredimo naše imunološke ćelije i učinimo ih boljim lovcima na ćelije raka.
Možda će jednog dana liječenje raka biti samo nekoliko injekcija s nekoliko hiljada vaših vlastitih ćelija stvorenih u laboratoriji da vas zauvijek izliječe.
Možda će nakon nekog vremena pitanje liječenja raka biti pitanje nekoliko injekcija modificiranih stanica.
Prvo kliničko ispitivanje takve terapije na ljudskim pacijentima odobreno je početkom 2016. godine u Sjedinjenim Državama. Manje od mjesec dana kasnije, kineski naučnici su najavili da će u avgustu 2016. liječiti pacijente s karcinomom pluća imunim ćelijama modificiranim korištenjem iste tehnologije. Slučaj brzo dobija na zamahu.
A tu su i genetske bolesti, hiljade njih. Oni variraju od blago iritantnih do izuzetno fatalnih ili uzrokujući godine patnje. Uz moćne alate kao što je CRISPR, možda ćemo jednog dana moći da se riješimo ovoga.
Više od 3.000 genetskih bolesti uzrokovano je jednom promjenom DNK.
Već stvaramo modificiranu verziju Cas9 koja ispravlja takve greške i oslobađa ćeliju od bolesti. Za nekoliko decenija možda ćemo moći da eliminišemo hiljade bolesti zauvek. Međutim, sve ove medicinske primjene imaju jedan nedostatak - ograničene su na jednog pacijenta i umrijet će s njim ako ih ne koristimo na reproduktivnim stanicama ili u ranim fazama fetalnog razvoja.
CRISPR će se vjerovatno koristiti mnogo šire. Na primjer, stvoriti modificiranog čovjeka, dizajnirano dijete. Ovo će donijeti glatke, ali nepovratne promjene u ljudskom genskom fondu.
Engineered Children
Sredstva za promjenu DNK ljudskog fetusa već postoje.
ali tehnologija je u ranoj fazi razvoja. Međutim, već je dva puta korištena. Tokom 2015. i 2016. godine eksperimenti kineskih naučnika sa ljudskim embrionima postigli su delimičan uspeh iz drugog pokušaja.
Otkrili su ogromne poteškoće u uređivanju gena embriona, ali mnogi naučnici već rade na rješavanju ovih problema. To je isto kao i kompjuteri 70-ih: u budućnosti će postati bolji.
Bez obzira na vaše stavove o genetskom inženjeringu, on će uticati na sve. Modificirani ljudi mogu promijeniti genom cijele naše vrste, jer će se njihovi kalemljeni kvaliteti prenijeti na svoju djecu, a kroz generacije će se polako širiti, polako mijenjajući genetski fond čovječanstva. Počeće postepeno.
Prva dizajnirana djeca neće se mnogo razlikovati od nas. Najvjerovatnije će im geni biti promijenjeni kako bi se riješili fatalnih nasljednih bolesti.
Kako tehnologija bude napredovala, sve će više ljudi početi misliti da je neetično korištenje genetske modifikacije jer osuđuje djecu
do patnje i smrti koja se može spriječiti.
Čim se rodi prvo takvo dijete, otvorit će se vrata koja se više ne mogu zatvoriti. U početku se neke osobine neće dirati, ali kako se povećava prihvaćanje tehnologije i naše znanje o genetskom kodu, tako će se povećavati i iskušenje.
Ako svoje potomstvo učinite imunim na Alchajmerovu bolest, zašto ne i dodatno im ne daje poboljšan metabolizam? Zašto ih ne nagraditi odličnim vidom? Šta je sa visinom ili mišićima? Bujna kosa? Šta kažete na dar izuzetne inteligencije za vaše dijete?
Ogromne promjene će doći kao rezultat gomilanja ličnih odluka miliona ljudi.
To je klizav teren, a modifikovani ljudi mogu postati nova normalnost. Kako genetski inženjering postaje sve uobičajeniji i naše znanje se poboljšava, možda smo bliže iskorenjivanju glavnog uzroka smrti: starenja.
2/3 od oko 150.000 ljudi koji danas umiru umrlo je od uzroka koji su povezani sa starenjem.
Danas se vjeruje da je starenje uzrokovano nakupljanjem oštećenja u našim stanicama
poput prekida DNK ili propadanja sistema odgovornih za popravku ovih oštećenja.
Ali postoje i geni koji direktno utiču na naše starenje.
Genetski inženjering i druge terapije mogu zaustaviti ili usporiti starenje. Možda je čak moguće i preokrenuti.
Tipična reakcija na mogućnost vječnog života (kao i svaka druga tehnologija koja je sada poznata, ali revolucionarna prije nekoliko stotina godina).
Vječni život i "X-Men"
Znamo da u prirodi postoje životinje koje ne stare. Možda bismo mogli da pozajmimo par gena od njih. Neki naučnici vjeruju da će jednog dana starenje biti iskorijenjeno. I dalje ćemo umrijeti, ali ne u bolnici sa 90 godina, već nakon par hiljada godina provedenih okruženi našim najmilijima.
Izazov je ogroman i cilj je možda nedostižan, ali je moguće da ljudi koji žive danas mogu biti prvi koji će okusiti prednosti terapije protiv starenja. Možda je samo pitanje uvjeravanja pametnog milijardera da pomogne u rješavanju ovog velikog problema.
Ako to pogledamo šire, mnoge probleme bismo mogli riješiti uz pomoć posebno modificiranih ljudi, na primjer, koji bi se bolje nosili sa visokokaloričnom hranom, i riješili se takve civilizacijske bolesti kao što je gojaznost.
Posjedovanje modificiranog imunološkog sistema sa listom potencijalnih prijetnji,
mogli bismo postati imuni na većinu bolesti koje nas danas muče. Kasnije bismo još mogli stvoriti ljude za dugotrajna putovanja u svemir i prilagođavanje različitim uvjetima na drugim planetama, što bi bilo izuzetno korisno za održavanje našeg života u neprijateljskom svemiru.
Nekoliko prstohvata soli
Postoji nekoliko velikih prepreka, tehnoloških i etičkih. Mnogi će osjetiti strah od svijeta u kojem uklanjamo nesavršene ljude i biramo potomstvo na osnovu onoga što se smatra zdravim.
Ali mi već živimo u takvom svijetu. Testiranje na desetine genetskih bolesti ili komplikacija postalo je norma za trudnice u mnogim zemljama. Često jedna sumnja na genetski defekt može dovesti do prekida trudnoće.
Uzmimo, na primjer, Downov sindrom, jedan od najčešćih genetskih defekata: u Europi se oko 90% trudnoća s utvrđenim prisustvom ovog poremećaja prekine.
Genetska selekcija na djelu: Downov sindrom se već dijagnosticira u ranoj fazi razvoja embrija i 90% trudnoća s ovom dijagnozom se prekida.
Odluka o prekidu trudnoće je vrlo lična, ali je važno shvatiti da već danas biramo ljude na osnovu njihovog zdravstvenog stanja. Nema smisla pretvarati se da će se to promijeniti, tako da moramo djelovati pažljivo i etički, uprkos sve većoj slobodi izbora zahvaljujući daljnjem razvoju tehnologije.
Međutim, sve su to izgledi za daleku budućnost. Uprkos snazi CRISPR-a, metoda nije bez nedostataka. Mogu se dogoditi greške u uređivanju, a nepoznate greške se mogu pojaviti u bilo kojem dijelu DNK i ostati neotkrivene.
Promjena gena može postići željeni rezultat i izliječiti bolest, ali istovremeno izazvati neželjene promjene. Jednostavno ne znamo dovoljno o složenim odnosima naših gena da bismo izbjegli nepredvidive posljedice.
Rad na metodama preciznosti i opservacije važan je u predstojećim kliničkim ispitivanjima. I dok smo razgovarali o mogućoj svjetlijoj budućnosti, vrijedi spomenuti i mračniju viziju. Zamislite šta bi zemlja poput Sjeverne Koreje mogla učiniti s ovim nivoom tehnologije?
Važno je da tehnologija genetske modifikacije ne padne u ruke totalitarnih režima, koji bi je hipotetički mogli iskoristiti da naškode čovječanstvu – na primjer, stvoriti vojsku genetski modificiranih vojnika.
Može li ona zauvijek produžiti svoju vladavinu putem prisilnog inženjeringa?Šta će zaustaviti totalitarni režim da stvori vojsku modifikovanih super vojnika?
Uostalom, ovo je teoretski moguće. Ovakvi scenariji leže u dalekoj budućnosti, ako su uopće mogući, ali dokaz koncepta za takav inženjering već postoji. Tehnologija je zaista toliko moćna.
Ovo bi mogao biti razlog za zabranu inženjerskih i srodnih istraživanja, ali to bi svakako bila greška. Zabrana ljudskog genetskog inženjeringa samo će odvesti nauku u područja s pravilima i zakonima s kojima se ne bismo svidjeli. Samo učešćem u procesu možemo biti sigurni da se istraživanje provodi s pažnjom, inteligencijom, kontrolom i transparentnošću.
Možemo istraživati i uvoditi bilo kakve genetske modifikacije na ljude.
Zaključak
Osećate li se anksioznosti? Gotovo svi imamo neku vrstu nesavršenosti. Da li bi nam bilo dozvoljeno da postojimo u tako novom svijetu? Tehnologija je pomalo zastrašujuća, ali imamo šta da dobijemo, a genetski inženjering bi mogao biti sledeći korak u evoluciji inteligentnih vrsta života.
Možda ćemo okončati bolesti, produžiti životni vijek za vijekove i otići do zvijezda. Ne treba razmišljati sitno kada pričate o takvoj temi. Šta god da mislite o genetskom inženjeringu, budućnost dolazi bez obzira na sve.
Ono što je nekada bila naučna fantastika uskoro će postati naša nova stvarnost.
Realnost puna mogućnosti i prepreka.
Takođe možete pogledati i sam video: