Mozogjunk többet, táplálkozzunk egészségesebben, járjunk szűrővizsgálatokra, kerüljük a stresszt, aludjunk jól – ezek a ma jól ismert eszközei a betegségek megelőzésének.
A jövő személyre szabott prevenciós és prediktív orvoslásában azonban mindezek mellett dr. Nagy Gyula Richárd klinikai genetikus, a Semmelweis Egyetem Szülészeti és Nőgyógyászati Klinikájának docense meggyőződése szerint a populációs szintű teljes genomszekvenálás új korszakot nyithat. Ennek segítségével bárki megkaphatja a „saját használati utasítását” ahhoz, hogy még jóval a tünetek megjelenése előtt azonosíthassák egyes betegségek kockázatát, az ezekre való hajlamot és ezáltal a megelőzés személyre szabott lehetőségeit is. Mindez szerinte nem is a távoli jövő, bár viszonylag friss tudományterületről van szó.
Mit jelent a teljes genom szekvenálás?
A teljes genom szekvenálása azt jelenti, hogy egy ember genetikai információjának szinte teljes „szövegét” elolvassuk: több mint hatmilliárd DNS-betűt, köztük mintegy 40 ezer gént és az azok működését szabályozó szakaszokat is. Ha mindezeket egymás mellé tennénk, akkor körülbelül 4000 darab 500 oldalas könyvet töltene meg – érzékeltette dr. Nagy Gyula Richárd. A világszintű Humán Genom Projekt, amelynek célja az emberi genom teljes feltérképezése volt, 1990-ben indult. Az emberi genom első vázlata 2001-ben készült el, de csak 2022-ben sikerült először egy lényegében teljes, hézagmentes humán genomot összeállítani.
A betegségekre való hajlamot előrejelző teljes genomvizsgálatnál ugyanakkor kulcskérdés, hogy mi a referencia, vagyis mihez hasonlítják a betegségekre hajlamosító eltéréseket a genetikai állományban. Jelenleg az ún. GRCh38 az emberi genom nemzetközi szinten széles körben használt és elfogadott referenciasorozata. A Semmelweis Egyetem kutatói rámutatnak a régi referenciamodell korlátaira: „A teljes genom vizsgálata során hatalmas mennyiségű adathalmazt szükséges megnézni és összehasonlítani. Ezt automatizált szoftverek végzik a világon mindenhol. Ha azonban egy páciensnél olyan egészséges genetikai variánssal találkozik a rendszer, amely a referenciában kivételesen ritkább génváltozatként (minor allélként) szerepel, akkor téves riasztást adhat” – ismertette a neves amerikai, D1 minősítésű folyóiratban, a Geroscience-ben megjelent cikk egyik megállapítását dr. Nagy Gyula Richárd, a publikáció levelező szerzője. Vagyis ha a térkép nem mutatja széles körűen az ember genetikai sokszínűségét, akkor szakértői kontroll nélkül, pusztán egyes automatizált adatokra támaszkodva az egészséges genetikai sajátosságokat is könnyen hibának nézhetjük. Pontosan ezt mutatta meg az egyetem kutatóinak vizsgálata.
„Húsz egészséges magyar ember teljes genomját vetették össze a GRCh38 referencia-genommal, és mind a 20 esetben ugyanaz a súlyos genetikai eltérés jelent meg az automatikus elemzésnél, ami további, reprezentatív szakaszokon alapuló szakértői kuráció után tévesnek bizonyult, azaz egyiküknél sem volt valódi betegségokozó eltérés. A tanulmány tehát egy fontos bioinformatikai sebezhetőséget demonstrál” – részletezte dr. Győrffy Balázs, a Semmelweis Egyetem Bioinformatikai Tanszék vezetője, a közlemény másik vezető szerzője.
Mindez a jelenlegi gyakorlatban tehát nem jelent problémát, hiszen a szoftver által kimutatott eltéréseket a szakemberek manuálisan is megnézik és elemzik egyéb populációs adatbázisok segítségével. Ez az utólagos korrekció ugyanakkor fenntarthatatlanul szűk keresztmetszetet jelentene nagyobb számú vizsgálat esetén, így az egyik gátja lehet a teljes népességre kiterjedő prevenciós vizsgálatok jövőbeli elterjedésének – mutatott rá dr. Nagy Gyula Richárd.
A probléma alapja, hogy a jelenleg széles körben referenciaként használt GRCh38 nem egy minden emberre tökéletesen érvényes „átlagos” emberi genom. Egyetlen, lineáris referencia-koordinátarendszerre épül, és bár több ember genetikai adatát tartalmazza, 70 százalékban egy amerikai, Buffalo környéki férfi génállományára épül. A kutatók rávilágítanak, hogy a globális megoldást a jövőben a gráf-alapú pángenom jelentené, amely egy sokkal gazdagabb, az emberi diverzitást jobban lefedő genetikai térképrendszert használ és a fent vázolt hibalehetőséget eleve, „by design” kiküszöböli. Vagyis ahelyett, hogy egyetlen referenciasorozathoz hasonlítanánk minden ember genomját, több, genetikailag különböző ember adataiból épülne fel egyfajta genetikai térképhálózat, amely sokkal jobban megmutatja az emberi genetikai sokféleséget.
A pángenom gráf már létezik, vagyis ténylegesen elkészült olyan számítógépes referencia, amely nem egyetlen ember DNS-szekvenciáját írja le egyetlen sorozatként, hanem több ember genomjának közös és eltérő szakaszait egy elágazó szerkezetben ábrázolja. Ugyanakkor ennek klinikai és napi szintű rutinalkalmazása még várat magára. „A kulcskérdés a jövőben az, hogy a számítástechnika mennyire tud lépést tartani az orvostudomány fejlődésével, mivel jelenleg a hétköznapi informatikai rendszerek nem teszik lehetővé egy ilyen hatalmas adatbázis referenciaként való napi szintű használatát” – mutatott rá dr. Győrffy Balázs.
Dr. Nagy Gyula Richárd úgy fogalmazott: kiemelten fontos aktívan kutatni a technológia határait annak érdekében, hogy a megelőző orvoslásnak ez az ága a jövőben a legmagasabb szintű, kompromisszummentes biztonságot adhassa.
Genetikai vizsgálatok – mi a jelen és mi a jövő?
Az orvoslás már ma is használ genetikai vizsgálatokat. Például egyes onkológiai megbetegedéseknél a daganatból vett mintában megkeresik azokat a genetikai eltéréseket, amelyek alapján megállapítható, hogy melyik célzott terápia lehet hatékony. A genetikai vizsgálatok fontos szerepet kapnak a ritka betegségek diagnosztikájában és kezelésében, valamint az öröklődő betegségek felismerésében is. Ha egy családban örökletes betegség gyanúja merül fel, a genetikai vizsgálat segítségével az érintett családtagok kockázata is felmérhető, ami lehetőséget teremthet a korai felismerésre és a megelőző beavatkozásokra. (pl. kardiogenetika). A teljes genom szekvenálására épülő, jövőbeli preventív és prediktív medicina alapszemlélete ugyanakkor már ezeken túlmutat, hiszen azon alapul, hogy ne csak akkor tudjuk meg, hogyan kezeljük a betegséget, amikor már kialakult, hanem még a tünetek megjelenése előtt ismerjük a rizikót, és azt, hogy kinél mire érdemes időben odafigyelni – hívták fel a figyelmet a kutatók, hozzátéve, hogy az ilyen céllal készített teljes genom szekvenálás jelenleg nem képezi az állami finanszírozású rutinellátás részét, az csak magánfinanszírozásban érhető el.
Dobozi Pálma
Fotó: iStock – Natali_Mis; Zellei Boglárka – Semmelweis Egyetem
