Οταν το 2000 ανακοινώθηκε η αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος από τον τότε πρόεδρο των Ηνωμένων Πολιτειών Μπιλ Κλίντον και τον εκπρόσωπο των δημόσιων και ιδιωτικών επιστημονικών εργαστηρίων που είχαν συμμετάσχει στις έρευνες Αρη Πατρινό, η επιστημονική κοινότητα αισιοδοξούσε ότι ίσως είχε βρεθεί ο κώδικας της ζωής, που θα μας επέτρεπε να ξεκλειδώσουμε τα μυστικά των ασθενειών.
Η ανακοίνωση αυτή όμως αφορούσε ένα ποσοστό του γονιδιώματος, μικρότερο του 10%, το τμήμα που παρατηρείται ότι είναι ενεργό κατά την ανάπτυξη του ανθρώπινου οργανισμού. Το υπόλοιπο 90% βαφτίστηκε «άχρηστο» DNA και η προέλευσή του αποδόθηκε στην προαιώνια διαδικασία της εξέλιξης των ειδών στον πλανήτη μας. Το «άχρηστο» DNA θεωρήθηκε πως ήταν τα σκουπίδια της εξελικτικής διαδικασίας!
Μύθος
Η πρώτη εκείνη αισιοδοξία, ότι μπορεί για όλα όσα μας συμβαίνουν να ευθύνονται οι μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο (π.χ. το γονίδιο του καπνίσματος, της παχυσαρκίας κ.λπ.), υποχώρησε. Σύντομα αποδείχθηκε ότι τα γονίδια λειτουργούν μεν ανεξάρτητα δημιουργώντας τα χαρακτηριστικά μας, λειτουργούν όμως και σε σχέση με άλλα γονίδια ή αλληλουχίες γονιδίων. Η μεταγονιδιωματική και η βιοπληροφορική, επιστήμες που προέκυψαν από αυτόν τον σκεπτικισμό, ανέλαβαν να ξεδιαλύνουν το μυστήριο.
Την περασμένη εβδομάδα, επτά χρόνια μετά την πρώτη εκείνη ανακοίνωση, 80 επιστημονικές ομάδες από 11 χώρες, ύστερα από πέντε χρόνια ερευνών, δημοσίευσαν στο περιοδικό Nature τα αποτελέσματα μιας νέας, πιο ενδελεχούς μελέτης γύρω από την πολυπλοκότητα της λειτουργίας του γονιδιώματος.
Στο πλαίσιο του προγράμματος ENCODE (εγκυκλοπαίδεια των επιμέρους στοιχείων του DNA) που κόστισε 42 εκατ. δολάρια, οι επιστήμονες μπόρεσαν να βρούν ότι το «άχρηστο» DNA μόνο άχρηστο δεν είναι. Τα γονίδια, πιστεύουν τώρα, είναι απλώς τα «ρήματα» ενός πολύπλοκου συντακτικού, του συντακτικού της ζωής.
«Γνωρίζουμε τα γράμματα που συνθέτουν το γενετικό αλφάβητο. Τώρα μαθαίνουμε τη γραμματική και το συντακτικό αυτής της γλώσσας προκειμένου να καταφέρουμε να την αποκωδικοποιήσουμε πλήρως. Ολα δείχνουν ότι εκτός από ρήματα, υπάρχουν ακόμα ουσιαστικά, επίθετα, επιρρήματα κ.λπ.» λέει ο Μανώλης Δερμιτζάκης, από τους κύριους ερευνητές του ENCODE που δουλεύει στο Ινστιτούτο Sanger στο Cambridge της Μεγάλης Βρετανίας.
«Τυφλωμένοι»
«Οι επιστήμονες ήταν τόσο τυφλωμένοι από τη σπουδαιότητα των γονιδίων, που παρέλειψαν να δουν πόσο σημαντικά μπορεί να ήταν και τα υπόλοιπα τμήματα του γονιδιώματος» λέει ο Μανώλης Δερμιτζάκης. Ενα από τα εντυπωσιακά ευρήματα της μελέτης είναι ότι υπάρχουν ακόμα μέσα μας αλληλουχίες ανενεργού γενετικού κώδικα που περιμένει να ενεργοποιηθεί σε μια επόμενη φάση της εξέλιξης του είδους μας, όταν θα είναι πραγματικά χρήσιμο κάτι τέτοιο!
Μέσα στα επόμενα τέσσερα χρόνια οι επιστήμονες σκοπεύουν να εξετάσουν και το υπόλοιπο γονιδίωμα, μια έρευνα που θα κοστίσει 100 εκατ. δολάρια περίπου. Τα αποτελέσματα αυτά αναμένεται να ερμηνεύσουν το πώς γενετικές δυσλειτουργίες μπορεί να πυροδοτούν την εμφάνιση ασθενειών. Εκτός από την παρατήρηση μεταλλάξεων σε μεμονωμένα γονίδια, είναι σχεδόν βέβαιο ότι δυσλειτουργίες σε άλλα τμήματα του πολύπλοκου γονιδιώματος συμβάλλουν στην εμφάνιση ασθενειών όπως ο διαβήτης και οι καρδιαγγειακές παθήσεις.
Μ. Δερμιτζάκης: Αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε το DΝΑ
Ο Μανώλης Δερμιτζάκης είναι 35 ετών και κατάγεται από το Ηράκλειο της Κρήτης, όπου και πήρε το πτυχίο του. Εκανε το διδακτορικό του στις ΗΠΑ και το μεταδιδακτορικό του στη Γενεύη, δίπλα στον γνωστό Ελληνα γενετιστή Στέλιο Αντωναράκη.
– Εδώ και πολλά χρόνια ακούμε την έκφραση «βρήκα το γονίδιο», όμως δεν έχουμε δει θεαματικές αλλαγές στη θεραπεία ασθενειών. Τι αλλάζει;
– Σε ό,τι αφορά τις ασθένειες, γίνονταν στατιστικές συσχετίσεις με σχετικά μικρά δείγματα και με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Πολλές από αυτές ήταν λάθος. Η κλασική γενετική ερευνά το πώς κληρονομούνται χαρακτηριστικά από το DNA. Η Γενωμική ερευνά τι κάνει το DNA. Συνδυάζοντας τα δύο αρχίζουμε να ανιχνεύουμε τις γενετικές αλλαγές που οδηγούν στην εμφάνιση ασθενειών και τα βιολογικά φαινόμενα που προκαλούν κάτι τέτοιο. Το 98,5% της αλληλουχίας του DNA του ανθρώπου δεν έχει σχέση με την παραγωγή πρωτεϊνών. Κάνει κάτι άλλο. Αυτό αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε τώρα.
– Τι καινούργιο προκύπτει;
– Βρήκαμε ότι υπάρχει πολύ περισσότερο βιοχημικά ενεργό DNA. Η μεταγραφή πληροφοριών γίνεται σε πολύ περισσότερα μέρη από όσα νομίζαμε. Ακόμα, ένα μεγάλο ποσοστό, που δεν έχει άμεση σχέση με γονίδια, φαίνεται ότι παίζει κάποιο ρόλο στο πώς λειτουργούν αυτά. Πού εκφράζονται, σε ποιους ιστούς κ.λπ. Βλέπουμε κομμάτια DNA, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη (πολλά θηλαστικά μοιράζονται την ίδια λειτουργία), βλέπουμε όμως και περιοχές με DNA που δεν έχουν σχέση με τις πρωτεΐνες και αφορούν αποκλειστικά την οικογένεια του ανθρώπου (άνθρωποι, χιμπατζήδες κ.ά.). Αυτό ήταν εντυπωσιακό.