Szám-tan

https://starecat.com

Sir John Sulston (1942-2018)

Három héttel 76. születésnapja előtt, március 6-án elment közülünk egy nagyszerű angol genetikus, Sir John Sulston. Kulcsszerepet játszott a Caenorhabditis elegans fonalféreg genetikai modellszervezetté válásában. Munkatársaival közösen megalkotta a fonalféreg sorstérképét, amely osztódásról osztódásra leírja az állat egyedfejlődését a megtermékenyített petesejttől a 959 sejtből álló felnőtt állapotig. John Sulston az egyik vezéralakja volt a humán genomszekvenálási projektnek is: Az ő érdeme volt, hogy a fonalféreg lett - mint a humán genom szekvenálásának előfutára - az első soksejtű szervezet, amelynek meghatározták a teljes genomszekvenciáját. Mint az angol humán genomprojekt vezetője, határozottan kiállt a szekvenálási adatok azonnali és szabad publikálása mellett, és elutasította az amerikai partner, a Celera Genomics cég törekvéseit, amelyek a DNS-adatok kereskedelmi felhasználására irányultak. John Sulston a későbbiekben is gyakran kiállt a kutatási eredmények szabad elérhetősége mellett. 2002-ben Sydney Brennerrel és Robert Horvitz-cal közösen megkapta az orvostudományi Nobel-díjat.
Mindig mosolygó, segítőkész, szakállas-szandálas professzorként ismerhettem meg, amikor 1978-ban Szegedre látogatott. Akkor, az SZBK Genetikai Intézetében, mint szakdolgozó egyetemi hallgató, a fonalféreg-genetikával ismerkedtem Fodor András laborjában. Életre szóló élmény volt, hogy Johntól is tanulhattam egy-két módszertani trükköt, és tapasztalhattam közvetlenségét, amikor beavatott bennünket a kromoszómamechanika rejtelmeibe. RIP.

Darwin 209. születésnapjára

Elemi ösztön...

Jé, ingyen kaja...                            Cupp!        

A tudományos kutatások sztárjai

Modellszervezetek (balról jobbra): kólibacilus - pékélesztő - muslica - fonalféreg - lúdfű

A biológiai kutatások alanyai a kísérleti modellszervezetek. Ezek olyan élőlények, melyek előnyös általános tulajdonságaik (pl. olcsó laboratóriumi fenntarthatóság, gyors életciklus, szaporaság) mellett, egy adott tudományág/kutatási téma/biológiai jelenség vizsgálatára különösen alkalmas vizsgálati eszköztárral is rendelkeznek. Az ilyen organizmusok vizsgálatával olyan kísérleti eredményekhez, új biológiai ismeretekhez jutunk, amelyek felhasználhatók más, nehezebben tanulmányozható fajok – köztük az ember – vizsgálatához. Az elképzelés az, hogy ha például megismerjük egy adott fehérje szerepét egy modellorganizmusban, akkor határozottabb elképzelésünk lehet egy hasonló fehérje szerepéről más élőlényben, vagy az emberben, mintha enélkül kezdenénk a vizsgálatokat. Ezt a megközelítést az élőlények közös leszármazása, valamint az egyedfejlődés, az anyagcsere-útvonalak és általában az alapvető sejtfolyamatok evolúciós konzerváltsága teszi lehetővé.

Tény, hogy a legnagyobb genetikai, élettani, vagy molekuláris biológiai felfedezéseket éppen az alapos gondossággal (vagy éppen szerencsésen) kiválasztott kísérleti alanyok tették lehetővé. Ki ne tudná ma már, hogy például az örökléstan, vagy genetika születése, Mendel híres kísérleteivel, a közönséges borsóhoz köthető. Ismert, hogy Mendel vagy két tucat növényfajt vizsgált meg, és ezek közül választotta ki a borsót. A célnak leginkább megfelelő modellszervezet kiválasztásának fontosságát jelzi, hogy a borsóval végzett kísérletei után Mendel más növényfajokkal is próbálkozott, de ezekkel nem tudta megismételni a borsóval kapott kísérleti eredményeket.

Közlemények száma, amelyekben a modellszervezet szerepel.

A modellszervezetek között van állócsillag, mint a muslica, amely már több mint 100 éve segíti a kutatómunkát, mások, mint például a borsó, hullócsillagnak bizonyult: rövid csillogás után eltűnt a tudományos rivaldafényből és újabb modellek léptek helyére. Jelenleg néhány tucat élőlény tartozik a modellorganizmusok kiváltságos csoportjába, ezekről egy rövid összefoglaló található a Wikipédia modellszervezetek oldalán. Vajon melyek a legnépszerűbbek, a leggyakrabban használtak ezek közül? Megpróbáltam némi objektivitással megválaszolni ezt a kérdést, ezért a modellszervezetek latin nemzetség, vagy fajneveivel végeztem keresést a Web of Science bibliográfiai adatbázisban, 1975-től a mai napig terjedő időszakra. A mellékelt ábra a 10 legnépszerűbb, vagyis a legtöbb közleményben megjelenő modellszervezetet mutatja. Érdekes, hogy noha az első 10-ben 7 eukarióta és csak 3 prokarióta faj található, azonban ezek együtt sokkal többször szerepelnek a szakirodalomban, mint az eukarióták.

Egy halványkék pötty

Földünk a végtelen űrben. (Voyager-1 felvétele)

„Nézzenek erre a pontra! Erre itt! Az otthonunk. Azok mi vagyunk. Ott van mindenki, akit szeretnek, mindenki, akit ismernek, mindenki, akiről valaha hallottak, az összes emberi lény, aki létezett. Az összes örömünk és szenvedésünk, vallások, ideológiák és gazdasági dogmák ezreinek magabiztossága, minden vadász és növényevő, minden hős és gyáva, minden civilizáció alkotója és lerombolója, minden király és paraszt, minden szerelmes fiatal, minden apa és anya, reménnyel teli gyermek, feltaláló és felfedező, minden erkölcs oktatója, minden korrupt politikus, minden „szupersztár”, minden „legfőbb vezér”, fajunk történelmének összes szentje és bűnös személye ott élt - azon a porszemcsén a napsugárban függve. 

Úgy tartják, hogy a csillagászat alázatosságra nevelő és jellemfejlesztő tapasztalat. Talán nincsen jobb mód bemutatni az emberi beképzeltség ostoba mivoltát, mint ez a távoli kép az apró világunkról. Számomra ez kiemeli annak felelősségét, hogy kedvesebben bánjunk a másikkal, hogy megtartsuk és ápoljuk eme halványkék pöttyöt, az egyedüli otthonunkat, melyet valaha ismertünk.”

Carl Sagan

Volt egyszer egy Nobel-díjas spermabank

Robert Graham, egy sikeres amerikai feltaláló és üzletember volt, aki a törésbiztos műanyag szemüveglencse kifejlesztésével és gyártásával sokmillió dolláros vagyonra tett szert. Boldogsága azonban nem volt teljes, mert úgy érezte, az emberiség fejlődésé rossz irányba halad; szerinte az emberi intelligencia hanyatlik. Mindenképpen tenni akart ez ellen, ezért 1980-ban egy spermabankot létesített avval a kikötéssel, hogy a donorok kizárólag Nobel-díjas tudósok lehettek. Lelkesen bizonygatta, hogy mekkora nyereség lenne az emberiség számára, ha magas műveltségű nők, akiknek a férje nem képes gyermeknemzésre Ernest Rutherford, Francis Crick, vagy Albert Einstein újabb és újabb gyermekeit hoznák a világra.

Hamar kiderült azonban, hogy a kiszemelt donorok nem voltak olyan lelkesek, mint Graham úr, és csupán három Nobel-díjas jelentkező akadt. Közülük is csak egy, a fizikai Nobel-díjat 1956-ban elnyerő William Shockley vállalta a nyilvánosságot és egyetlen alkalommal mintát is adományozott a génbanknak, de a spermavizsgálatból kiderült, hogy idős kora miatt, ivarsejtjei nem alkalmasak a kitűzött célra, így adománya soha nem lett felhasználva. Részvétele egyébként negatívan hatott a lehetséges donorok hozzáállására, mivel Shockley nyíltan rasszista és eugenikus nézeteket vallott, és talán ennek is szerepe lehetett abban, hogy a másik két Nobel-díjas jelentkező visszalépett még mielőtt mintákat adományoztak volna.

Ezután, „ha ló nincs, jó a szamár is” elvet követve, fiatal egyetemi oktatók és kutatók (mint leendő Nobel-díjasok) között keresték a donorokat, majd később sportolók is donorokká válhattak. A „zsenigyár” a sajtóban és a különböző médiákban folyamatos, de igen negatív publicitást kapott, gúnyolták, elitizmussal, rasszizmussal és eugenikával vádolták. Graham úr visszavonult a nyilvánosságtól, nem nyilatkozott senkinek. A sors iróniája, hogy 1991-ben ő nyerte el a Nobel-díj paródiájaként ismert IgNobel-díjat a génbank létrehozásáért.1997-ben bekövetkezett hirtelen halála után családja még két évig működtette a génbankot, majd úgy döntöttek, hogy 1999-ben bezárják, és az adományozott spermamintákat, a hozzájuk tartozó adatokkal együtt megsemmisítették.

A negatív publicitás ellenére sokan igénybe vették a spermabank szolgáltatásait: 18 éves működése során 218 baba született. Kézenfekvő kérdés, hogy vajon sikeres volt-e ez a különös, és kétes hírű program, azaz a Graham-bébik valóban szuperfelnőttekké váltak-e? Egy amerikai újságíró, David Plotz próbált választ kapni erre a kérdésre. 25 évvel a program indulása után, újsághirdetések útján nyomába eredt a volt donoroknak és a „zsenigyár” szülötteinek is. Tapasztalatai alapján, az előző kérdésre az a válasz, hogy a Graham-bébik nem lettek zsenik. Némelyik nagyon okosnak bizonyult, mások kevésbé. Egyesek sportos alkatúakká váltak és kiváló sporteredményeket értek el, másokat viszont egyáltalán nem érdekelt a sport. Megint mások zenészek lettek. A legtöbben egészségesek, de néhány esetében fejlődési rendellenességek léptek fel.

Az öröklődési szabályszerűségek ismeretében nagyjából ilyen eredmény várható. Mint azt már az előző bejegyzésben is említettem, az ivaros szaporodás egy genetikai lutri, amely eredményeként mindannyian génjeink egyedi kombinációit hordozzuk. Ezek lehetnek sikeres kombinációk, amelyek segítségével a Nobel-díjig is eljuthatnak egyesek, de még az ilyen kombináció is kérészéletű: alighogy létrejött, a következő generációban már felbomlik újabb, egyedi kombinációkat alkotva. Ezt nem vette Graham úr figyelembe utópisztikus projektjében, pedig George Wald igen szellemesen figyelmeztette, amikor őt is felkérte, hogy Nobel-díjas spermájával gazdagítsa a bank mintagyűjteményét. Visszautasításában kifejtette, hogy szerinte nem az ő spermájára van szükség, hanem olyan férfiakéra, mint az ő apja. No, persze, az apja egy szegény, migráns (fuj) szabó volt, akiről senki sem sejthette, hogy milyen zseniális génkombinációkat hordoznak ivarsejtjei. „Mit adott az én spermám a világnak? – kérdezte a tudós. – Két gitárost!”

George Bernard Shaw és a genetika

G.B. Shaw

Az ivaros szaporodásnak köszönhetően mindannyian egyedi gén-készlettel rendelkezünk. Ez az ivarsejtképződés lenyűgöző mechanizmusának az eredménye, melynek során génjeink ránk jellemző kombinációja felbomlik, és véletlenszerűen, új, eddig még soha nem létezett kombinációkba rendeződve kerülnek ivarsejtjeinkbe, majd pedig utódainkba. A véletlenszerűség persze azt jelenti, hogy bármelyik kombináció létrejötte, legyen az kedvező, vagy kedvezőtlen, zsenit eredményező, vagy szenvedést okozó, előre nem jósolható. Ez a genetikai lutri hozzátartozik a szex, mint szaporodási forma varázsához.

Erre érezhetett rá a híres ír drámaíró, George Bernard Shaw, egy vele kapcsolatosan fennmaradt anekdotában. A történet szerint az írót egy gyönyörű táncosnő szólította meg egy összejövetelen: Mester, ön az egyik legokosabb ember a világon. Ha szülhetnék önnek egy gyermeket, ő olyan okos lenne, mint ön és olyan szép, mint én. Az óvatos Shaw válasza a következő volt: Jó gondolat hölgyem, de mi lesz akkor, ha a gyerek az én szépségemet és az ön eszét örökli?

Tudományos áttörés 2017-ben: elkezdődött a génterápia korszaka

 A mai, bizonytalan és pesszimizmusra okot adó világunkban szinte csak a tudomány táplálja pislákoló optimizmusunkat jövőnkkel kapcsolatban. Az új tudományos eredmények biztosítják civilizációnk fejlődését, ezek alkalmazása javítja életminőségünket, és ezek szabadítanak meg bennünket kínzó betegségeinktől, de ezek inspirálják az új kutatógenerációkat is mindig újabb felfedezésekre.

 2017-ben is számos jelentős tudományos eredménynek örülhettünk. Az egyik áttörés a génterápiával kapcsolatos, amelyhez már a 80-as évektől kezdődően nagy reményeket fűztek, gyakran túlzott elvárásokkal, de sikeres bevezetése sokáig váratott magára. A génterápia lényege nagyon egyszerű: genetikai betegségek kezelése, vagy megelőzése a sejtekben illetve szövetekben található hibás gének cseréjével, vagy célirányos módosításával. Megvalósításához azonban több évtizedes molekuláris genetikai kutatásokra és sokéves klinikai előkészületekre és tesztekre volt szükség. Ezek eredményeként, az USA Élelmiszerbiztonsági és Gyógyszerészeti Hivatala (FDA) 2017-ben végül három génterápiás eljárást engedélyezett az akut leukémiával, nyirokszervi daganattal, és vakságot eredményező szemhártya-gyulladással diagnosztizált betegek kezelésére. E három génterápiás kezelés igen hatékonynak bizonyult a klinikai tesztek során, amelyekbe pedig olyan betegeket vontak be, akik esetében a hagyományos kezelési terápiák egyike sem bizonyult hatékonynak. 

Emily Whitehead

Például a leukémia egyik változata – mely elsősorban gyerekkorban támad - ellen kidolgozott génterápia klinikai tesztjei során a kezelt betegek több mint 80 %-nál tünetmentes állapotot sikerült elérni. Ezt a kezelést elsőként 6 évvel ezelőtt, egy 6 éves kislányon, Emily Whiteheaden alkalmazták először. Ő ma egy 12 éves nagylány, és már 6 éve tünetmentes. A terápia egyetlen hátrányát a viszonylag súlyos mellékhatások jelentik, ezért a kezelést folyamatos orvosi ellenőrzés mellett alkalmazzák. 
A sikertörténet, úgy tűnik, hamarosan tovább folytatódik. Több mint 70 génterápiás eljárás kidolgozása és klinikai tesztelése folyik jelenleg. Két klinikai kipróbálás során fantasztikus eredményeket értek el a vérzékenység új, génterápiás kezelésével. Az egyik kezelésben 13 páciens közül 11-nél, egy másik teszt során pedig 10-ből 10 esetében megszűnt a vérzékenység. Lehet, hogy ez lesz a következő engedélyezett génterápiás eljárás. Úgy tűnik, elkezdődött a betegségek gyógyításának és megelőzésének új korszaka, a génterápia.

BOLDOG ÚJ ÉVET!

"Tanulj a tegnapból, élj a mának és reménykedj a holnapban. A legfontosabb azonban, hogy ne hagyd abba a kérdezést."

Albert Einstein