Możliwości genetyki w ograniczaniu konsekwencji możliwości niektórych mutacji i aberracji chromosomowych zachodzących w organizmie człowieka

Marzena Soczkiewicz

Możliwości genetyki w ograniczaniu

konsekwencji możliwości niektórych

mutacji i aberracji chromosomowych

zachodzących w organizmie

człowieka

Studia nad Rodziną 5/1 (8), 183-195

2001

2001 R . 5 n r 1(8)

Marzena SOCZKIEWICZ

MOŻLIWOŚCI GENETYKI W OGRANICZANIU KONSEKWENCJI NIEKTÓRYCH MUTACJI I ABERRACJI CHROMOSOMOWYCH

ZACHODZĄCYCH W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA1 Wstęp

S pośród wielu chorób dotykających człow ieka, około kilku tysięcy zw iązanych je st ze zm ianam i w m a teria le dziedzicznym . O ich w ystąpie­ niu m ogą zadecydow ać zm iany w o b rę b ie je d n e g o genu lub dużej ich liczby.

Celem niniejszego opracow nia jest bliższe poznanie zasad kierujących rozdziałem m ateriału genetycznego i przekazem inform acji dziedzicznej z kom órki do kom órki oraz przyczyn defektów funkcjonow ania tych zasad, co w konsekwencji prowadzi do w ystąpienia różnych nieprawidłowości w funkcjonow aniu organizm u, czyli objawów chorobowych.

Szybki rozwój genetyki daje możliwość poznania podłoża zaistniałych nieprawidłowości. U łatw ia też szukanie dróg, k tó re pozwolą na zm niejsze­ nie skutków takich błędów w życiu poszczególnych osób dotkniętych zm ia­ nam i w m ateriale genetycznym.

1. Rodzaje i budowa kwasów nukleinowych

Każdy organizm posiada ściśle określone, właściwe sobie cechy. Część z nich nabywana jest za życia organizm u i stanowi źródło tak zwanej zm ien­ ności środowiskowej (fluktuacyjnej). Ten rodzaj zm ienności nie jest dzie­ dziczony. Jednak zdecydowana część cech organizm ów przekazywana jest z pokolenia na pokolenie - jest dziedziczona. Inform acje dotyczące ekspre­ sji poszczególnych cech zapisane są według ściśle określonych reguł w kwa­ sie nukleinowym.

W przyrodzie występują dwa jego typy:

kwas rybonukleinowy - R N A (tylko u niektórych wirusów); kwas dezoksyrybonukleinowy - D N A (organizm y żywe).

Zapis inform acji genetycznych związany jest ściśle z budow ą tych kwa­ sów, dlatego zostanie o na teraz pokrótce przedstaw iona.

1 A rtykuł pow stał w o p arciu o p ra c ę dyplom ow ą n a p isa n ą w Podyplom ow ym S tudium N a ­ u k o R o d z in ie pod kieru n k iem d r hab. m ed. A nny Tylki-Szymańskiej.

1.1. Charakterystyka RNA

Kwas rybonukleinowy jest związkiem polimerycznym. Pojedynczą jego jednostką, czyli m onom erem , jest nukleotyd. N ukleotyd z kolei składa się z nukleozydu, połączonego z resztą kwasu fosforowego. N a nukleozyd zaś składają się: cząsteczka pięciowęglowego cukru - rybozy oraz zasada azo­ towa. W przypadku R N A zasadam i tymi są:

zasady purynowe - adenina i guanina; zasady pirymidynowe - cytozyna i uracyl.

R N A występuje w kom órce w form ie pojedynczych nici. Kwas ten odgry­ wa kluczową rolę w procesie biosyntezy białka. Jego obecność umożliwia przeniesienie inform acji genetycznej z D N A obecnego w jądrze kom órko­ wym do miejsc syntezy białka w kom órce (iR N A ). Pozwala też n a dostar­ czanie w trakcie biosyntezy odpow iednich aminokwasów (tR N A ), niezbęd­ nych do syntezy łańcucha polipeptydowego.

1.2. Struktura DNA

Większość organizm ów żywych swoją inform ację dotyczącą cech dzie­ dzicznych ma zapisaną w D N A - kwasie dezoksyrybonukleinowym. D N A , podobnie jak kwas rybonukleinowy, jest związkiem o charakterze polim e­ ru, zbudow anym z pojedynczych elem entów , zwanych nukleotydam i. W skład nukleotydów wchodzą: reszta kwasu fosforowego, zasada azotowa i pentoza - dezoksyryboza. W ystępujące tu zasady pokrywają się z tymi obecnym i w RN A , z jednym wyjątkiem - zam iast uracylu w D N A jest obec­ na tymina.

D N A w ystępuje w p o staci podw ójnej nici. O bie nici są połączo n e ze sobą w iązaniam i w odorow ym i, w ytw orzonym i m iędzy zasadam i. W p o łą ­ czeniach tych obow iązuje reg u ła k o m p lem en tarn o ści zasad. Polega ona na tym, że ad en in a zawsze łączy się z tym iną za p om ocą dwóch w iązań w odorow ych, a g u an in a z cytozyną łączy się trzem a w iązaniam i w o d o ro ­ wymi.

Kolejność ułożenia nukleotydów w łańcuchu D N A stanowi rodzaj zapi­ su inform acji i decyduje o sekwencji aminokwasów w łańcuchu polipepty- dowym. Ten rodzaj zapisu zwany jest kodem genetycznym. M a on n astępu­ jące cechy:

je st trójkow y - tzn. trzy k o lejn e nukleotydy, stanow iące trip le t, decy­ dują o w p row adzeniu je d n e g o am inokw asu do łań cu ch a p o lip ep ty d o ­ wego;

jest niezachodzący - tzn. ostatni nukleotyd pierwszej trójki nie jest je d ­ nocześnie pierwszym następnej;

jest bezprzecinkowy - tzn. kolejne triplety nie są przedzielone czwartym nukleotydem ;

jest kolinearny - tzn. zmiany w sekwencji nukleotydów w D N A pociąga­ ją za sobą zmiany w kolejności aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym; jest zdegenerow any - tzn. jed en am inokwas m oże być kodowany przez różne trójki nukleotydów;

jest uniwersalny - taka form a zapisu w ystępuje u wszystkich żywych o r­ ganizmów. Choć okazało się, że kodow anie syntezy białek w m itochon- driach jest odstępstw em od tej cechy, np. kodon U G A w kodzie uniw ersal­ nym oznacza zatrzym anie translacji, w m itochondriach ssaków określa w prow adzenie tryptofanu, podobnie w m itochondriach kom órek drożdży2. Istnieje bardzo ścisły związek między układem nukleotydów w D N A a ce­ chami organizm u. Wynika to z następującego faktu: na bazie informacji za­ wartej w D N A syntetyzowany jest w organizm ie łańcuch połipeptydowy. Łańcuchy polipeptydowe tworzą cząsteczki białka. Te z kolei stanowią pod­ stawowy składnik enzymów, warunkujących przebieg reakcji biochemicz­ nych, mających wpływ na cechy organizm u. Sekwencja nukleotydów w D N A decyduje nie tylko o budowie białek enzymatycznych, ale również wszyst­ kich białek strukturalnych, tworzących zrąb kom órek, tkanek, narządów.

1.3. Replikacja DNA

N ajbardziej istotnymi właściwościami D N A są: - zdolność przenoszenia inform acji genetycznej; - zdolność replikacji, czyli sam opowielania.

Replikacja jest zdolnością „odtw arzania tych samych sekwencji nukle- otydowych w czasie syntezy kwasów nukleinow ych”3. Proces ten jest p o d ­ stawą dla zjawisk dziedziczności. Wynika to z faktu, że inform acja dziedzi­ czona jest w łaśnie w nim zaw arta. O dtw orzenie identycznych cząsteczek decyduje więc o przekazaniu tejże inform acji do kom órek potom nych, w przypadku zaś organizmów wyższych, u których występuje rozm nażanie płciowe - poprzez gam ety również następnym pokoleniom .

Spośród kilku hipotetycznych m odeli replikacji D N A pozostał jed en - tzw. m odel replikacji sem ikonserwatywnej. W trakcie tego procesu dwie nici D N A rozdzielają się w wielu m iejscach. K ażda z nici staje się m atrycą, na której m oże zostać odtw orzony brakujący łańcuch. Jest on zawsze kom ­ plem entarny do matrycy. Nazwa tego procesu - replikacja sem ikonserwa- tywna - związana jest z faktem , że efektem tej replikacji są nowe dwunicio- we cząsteczki D N A , w których jed n a nić pochodzi z DNA-m atrycy, a d ru ­ ga jest nowa.

2 W. Z agórski-O stoja, O dstępstw a od k o d u uniw ersalnego, w: G e n ety k a m olekularna, red. P. W ęgleński, W arszaw a 1995, s. 144.

2. Pojęcie i struktura chromosomów

Pojęcie chrom osom u początkow o ograniczone było do struktur białko- wo-nukleinowych obecnych na teren ie ją d ra kom órkow ego kom órek orga­ nizmów eukariotycznych. O becnie pojęcie to obejm uje wszelkie struktury zawierające zespoły genów4.

Ilość chrom osom ów w j ądrach kom órek organizm u danego gatunku j est wielkością stalą; dla człowieka wynosi ona 23 pary - 22 pary autosom ów i jedna p ara chrom osom ów płci.

Autosom y to wszystkie chrom osom y oprócz płciowych. W zespole diplo- idalnym występują o ne w p arach (chrom osom y hom ologiczne) i c h arak te­ ryzują się posiadaniem tego sam ego kształtu i wielkości oraz zapisem infor­ macji dotyczących tych samych cech (choć zapis m oże być różny).

C hrom osom y pici to p ara chrom osom ów o niepełnej homologii.

W cyklu życiowym kom órki m ożna wyróżnić dwa etapy: podział i okres międzypodziałowy (interfaza). W okresie międzypodzialowym w kariopla- zmie występują długie nici chromatyny, będące kompleksem D N A i białka. D opiero w trakcie profazy ulegają one silnej spiralizacji i licznym sfałdowa- niom, tworząc strukturę chrom osom u, która jest skondensowana, maksy­ m alnie skrócona. Ten fakt odgrywa istotną rolę w trakcie segragacji chrom o­ somów. Chromosomy m etafazowe m ają wiele cech strukturalnych, które umożliwiają ich identyfikację. Każdy chrom osom posiada w tzw. przewęże­ niu pierwotnym centrom er. Jest to elem ent związany z przemieszczaniem się chrom osom ów w trakcie kariokinezy. Po obu stronach centrom eru znajdują się ram iona chrom osom u. N iektóre chrom osom y m ogą zawierać również tzw. przewężenie w tórne, za którym znajduje się satelit. Położenie centrom e­ ru, długość ram ion, położenie przewężeń wtórnych oraz długość całego chrom osom u to cechy, które pozwalają na identyfikację wszystkich typów chromosomów w kom órce oraz na ustalenie charakterystycznego dla danego gatunku kariotypu5. Chrom osom y są strukturam i, w których umieszczone są geny - czyli jednostki dziedziczności, będące odcinkami DNA. Jeden gen jest odpowiedzialny za wytworzenie jednego łańcucha polipeptydowego. U łoże­ nie genów w chrom osom ie jest liniowe. Każdy gen m a w nim określone m iej­ sce {locus). M iejsce to jest stałe. M oże jednak ulec zmianie w trakcie mejozy (profaza I) podczas procesu zwanego crossing over. Polega on na wymianie odcinków chrom atyd chrom osom ów homologicznych.

Wyżej wym ienione wnioski zostały sform ułow ane w latach dwudziestych obecnego stulecia przez Tomasza M organa na podstaw ie badań genetycz­ nych. Stanowią one kilka z kilkunastu założeń tzw. teorii M organa.

4 Tam że, s. 87. s Tam że, s. 92.

3. Charakterystyka mutacji punktowych

Poprawny przebieg replikacji D N A i segregacji chrom osom ów szczegól­ nie w m ejozie decyduje o stałości przenoszonej inform acji genetycznej.

K ażda zm iana w sekwencji nukleotydów genu (czyli odcinka D N A ), któ­ ra będzie odróżniała go od genu wzorcowego nosi nazwę m utacji p u n k to ­ wej. M utacje takie są skutkiem błędów w trakcie replikacji DN A. Zm iany w sekwencji nukleotydowej m ogą dotyczyć:

-w y m ian y jed n ej zasady purynowej na drugą lub pirymidynowej na inną pirymidynową (tranzycja)

-w ym iany zasady pirymidynowej na purynow ą lub odw rotnie (transw er-sja);

- wstawienia lub wypadnięcia jednej pary nukleotydów lub większej ich ilości do lub z D N A danego genu - (insercja i delecja)6.

Konsekwencjam i takich zm ian w sekwencji nukleotydowej będą zmiany w składzie aminokwasowym polipeptydu. Zm iany te m ogą być trojakiego rodzaju:

- m utacje typu zmiany sensu. Gdy na skutek tranzycji lub transwersji dojdzie do zmiany kodonu, m ożna zaobserwować dwie możliwości: jeżeli kodon zmutowany jest synonimowy z przedm utacyjnym , nie pociągnie to za sobą zm ian w składzie polipeptydu. Jeżeli kodon zm utowany oznacza in­ ny aminokwas - skład polipeptydu ulegnie zmianie;

- m utacje typu nonsens. To zjawisko wystąpi wówczas, gdy na skutek tranzycji lub transwersji kodon sensowny, oznaczający konkretny am ino­ kwas, zostanie zam ieniony na kodon nonsensow ny, wyznaczający zakoń­ czenie translacji;

- m utacje zmiany fazy odczytu. Te zmiany zachodzą na skutek insercji lub delecji i dotyczą niezgodnego z pierw otną fazą odczytywania kodonów w translacji7.

M u tacje są więc zm ianam i trw ałym i, dotyczącym i inform acji dzie­ dzicznej. Pociągają za sobą zm iany w sekw encji am inokw asów w polipep- tydzie, których n a stę p n ą konsekw encją je st zm iana w budow ie cząste­ czek białka. To z kolei pociągać m oże za sobą zm ianę właściwości białka. Jeżeli m utacja pow oduje zm ianę stru k tu ry p ep ty d u w m iejscu „m ało w ażnym ”, czyli nieistotnym dla funkcji białka, to je s t to m utacja „bezk ar­ n a ”, o k reślan a m ianem polim orfizm u. Z m iany, m u tacje w odcinkach

6 Tam że, s. 292. 7 Tam że, s. 292-293.

cen tru m aktyw nego enzym u lub w m iejscu pow inow actw a do su b stratu zaburzą funkcję białka.

4. Zjawisko aberracji chromosomowych

M utacje punktow e nie są jedynym rodzajem zm ian w m ateriale gene­ tycznym. Równie ważne, pociągające za sobą znaczne konsekwencje, są aberracje chrom osom ow e. M ogą o ne dotyczyć liczby chrom osom ów w ko­ m órkach somatycznych - są to tzw. aberracje liczbowe (kom órki zawierają niepraw idłow ą liczbę prawidłowo zbudowanych chrom osom ów ). M ogą też dotyczyć struktury chrom osom ów (aberracje strukturalne) - kom órki so­ m atyczne zawierają praw idłow ą liczbę chrom osom ów, ale jed en lub kilka spośród nich charakteryzuje niepraw idłow a budowa.

A berracje stru k tu raln e to:

- deficjencja - polegająca na utracie części chrom osom u w raz ze znajdu­ jącymi się na niej genami;

- translokacja - pow stająca wówczas, gdy do chrom osom u zostaje dołą­ czony odcinek pochodzący z innego niehom ologicznego chrom osom u;

- duplikacja - charakteryzująca się dw ukrotnym występowaniem o k re ­ ślonego fragm entu chrom osom u, co wynika z dołączenia do niego części chrom osom u hom ologicznego;

- inwersja - która powstaje w wyniku odw rócenia fragm entu chrom oso­ m u o 180°.

Zaistnienie wymienionych typów aberracji strukturalnych związane jest z występowaniem pęknięć w jednym chrom osom ie lub w większej ich liczbie.

A berracje liczbowe są skutkiem niepraw idłow ego podziału (segregacji) chrom osom ów w czasie podziałów ją d ra kom órkowego. Jeżeli odchylenia od prawidłowej liczby chrom osom ów dotyczą jednej lub kilku pa r chrom o­ somów, to zjawisko to określa się m ianem aneuploidalności, np. 2 n -l lub 2 n + l. W przypadku gdy zw ielokrotnieniu ulega cały garnitur chrom oso­ mów, to pow stałe osobniki noszą nazwę euploidów.

Zjawisko aberracji chrom osom owych, podobnie jak m utacji p u nkto­ wych, pozostaw ia trwały ślad w inform acji przekazywanej z pokolenia na pokolenie. Znajom ość obydwu zjawisk stwarza możliwość poznania p o d ło ­ ża zróżnicowanych, niekorzystnych cech występujących również u człowie­ ka, a stanowiących przyczynę ułom ności fizycznej lub psychicznej.

5. Charakterystyka wybranych chorób jednogenowych

Konsekwencją dziedzicznych zm ian w m ateriale genetycznym jest wy­ tw orzenie wadliwych, niedziałających białek. To z kolei stanowi podstaw ę pojaw ienia się objawów chorobowych - licznych nieprawidłowości w funk­ cjonowaniu organizm u.

Pierwszą grupę omawianych nieprawidłowości stanow ią wybrane choro­ by jednogenow e, których przyczyna tkwi w w ystąpieniu m utacji p unkto­ wych. M utacja taka m oże być dom inująca lub recesywna. W pierwszym przypadku wystarczy jed en zmutowany allel, by m ożna było obserwować je ­ go ekspresję. Gdy m utacja jest recesywna, do w ystąpienia objawów nie­ zbędna jest obecność obu zmutowanych ałleli.

5.1. Achondroplazja

C horoba ta charakteryzuje się silnym skróceniem długości kończyn - dotyczy defektu receptorów przynasadowych, wrażliwych na działanie h o r­ m onu w zrostu w kościach długich. D orośli obciążeni tą chorobą osiągają wzrost: mężczyźni - średnio 132 cm, kobiety - 1 2 3 cm.

Innymi nieprawidłowościam i, k tóre jej towarzyszą, są: lordoza odcinka lędźwiowego kręgosłupa, wydatne czoło, zapadnięta nasada nosa.

Należy zwrócić uwagę, że długość życia i rozwój umysłowy ludzi dotknię­ tych tą chorobą jest prawidłowy. A chondroplazja jest wynikiem m utacji punktow ej, autosom alnej dom inującej. Wystarczy więc jeden zmutowany allel, aby pojawiły się objawy chorobowe. W 80-90% przypadków choroby m ają m iejsce nowe m utacje8.

5.2. Fenyloketonuria

Objawem tej choroby jest zwiększone stężenie fenyloalaniny we krwi. Również w moczu chorego stwierdza się obecność tego am inokwasu, który w norm alnych w arunkach nie pow inien się pojawić.

Fenyloketonuria jest skutkiem mutacji punktowej autosomalnej recesyw- nej. W odróżnieniu od achondroplazji do jej pojawienia się niezbędne są dwa recesywne allele. W przypadku wystąpienia tylko jednego, allel niezmutowany m askuje obecność zmutowanego. Osoba posiadająca w genotypie allel prawi­ dłowy i zmutowany jest nosicielką choroby. M utacja dotyczy genu hydroksyla- zy fenyloalaninowej i powoduje wystąpienie bloku metabolicznego. Organizm nie ma możliwości przekształcania fenyloalaniny w tyrozynę, co powoduje gromadzenie się fenyloalaniny w organizmie. Podwyższone stężenie fenylo­ alaniny jest toksyczne dla mózgu, zwłaszcza młodego. Prowadzi to do upośle­ dzenia umysłowego. Jednak zastosowanie diety ubogofenyłoalaninowej, do­ datkowo wzbogaconej tyrozyną, umożliwia uniknięcie objawów chorobowych.

5.3. Hemofilia

Jest ona skutkiem różnych m utacji występujących w genie czynnika V III (hem ofilia typu A ) lub IX (hem ofilia typu B). Czynniki te są odpow iedzial­

ne za zdolność krzepnięcia krwi. M utacja ta jest recesywna i dotyczy genu obecnego na chrom osom ie X. H em ofilia je st przykładem cechy sprzężonej z płcią. Pom ocą dla osób chorych obciążonych tą m utacją są transfuzje do­ żylne określonego (w zależności od choroby) czynnika. D ziałania te zm niejszają skutki defektu genetycznego9.

6. Wybrane chromosomopatie

C hrom osom opatie są chorobam i związanymi z zaburzeniam i struktury lub liczby chrom osom ów . Ich najbardziej znanym, bo najczęściej występu­ jącym przykładem , jest zespól Downa, czyli trisom ia 21, będąca wynikiem nierozejścia się chrom atyd chrom osom ów homologicznych w czasie pierw ­ szego lub drugiego podziału m ejotycznego. Najbardziej istotnym objawem tego schorzenia jest charakterystyczny fenotyp i um iarkow ane upośledze­ nie umysłowe. Innymi, dość często występującymi, są wady rozwojowe ser­ ca, zarośnięcie dwunastnicy, padaczka.

Z espół K linefeltera charakteryzuje się zw ielokrotnioną ilością chrom o­ somów X. Dotyczy on wyłącznie mężczyzn. W ich organizm ie obok chro­ m osom u Y występują dwa chrom osom y X. Schorzenie to jest najczęstszą przyczyną bezpłodności. C harakteryzuje się ponadto słabym rozwojem wtórnych cech płciowych, co wynika z niskiego poziom u testosteronu. Pew­ nym rozw iązaniem w tej sytuacji jest zastosow anie terapii testosteronem od wczesnego wieku m łodzieńczego.

Bardzo rzadko występuje znaczne upośledzenie umysłowe, natom iast obserw uje się pew ne obniżenie ilorazu inteligencji.

Zespól Turnera, dotyczący kobiet, charakteryzuje się brakiem chromosomu X z pary. Proporcje ciała są zwykle zachowane, ale obserwuje się niedobór wzrostu. Wady serca, nerek, obrzęki limfatyczne, brak wtórnych cech płcio­ wych - to inne objawy tego schorzenia. Nie zaobserwowano natomiast zmian w długości życia i rozwoju intelektualnym. Podobnie jak w poprzednio opisa­ nym zespole, ważna jest tu terapia horm onam i płciowymi, co pozwala na uzy­ skanie rozwoju wtórnych cech płciowych, a także podawanie horm onu wzrostu w okresie dzieciństwa, co zwiększa wzrost ostateczny o kilka centymetrów10.

7. Metody postępowania leczniczego w zwalczaniu skutków defektów ge­ netycznych

7.1. Poradnictwo genetyczne

Rozwój genetyki i poznanie zasad dziedziczenia pom ogło w odkryciu źródeł rów nież tych niekorzystnych dla człowieka zm ian w jego genom ie.

’ Tam że, s. 168-169. “ Tam że, s. 150.

W iele chorób m a podłoże genetyczne. Są wywołane dwojakiego typu zm ia­ nami, określanym i jako m utacje i aberracje. K onsekw encje tych niepraw i­ dłowości m ogą m ieć bardzo różny stopień nasilenia. O d poważnych zabu­ rzeń w rozwoju fizycznym i psychicznym, zakończonych przedwczesną śmiercią, do występowania jedynie pewnej skłonności do niektórych scho­ rzeń. W szystkie choroby genetycznie uw arunkow ane, k tó re diagnozuje się m etodam i m olekularnym i, cytogenetycznymi czy biochem icznym i w życiu pozałonowym, m ożna również wykryć jeszcze w okresie przedurodzenio- wym. Techniki badań prenatalnych zostały podzielone na dwie grupy:

inwazyjne - am niocenteza, biopsja trofoblastu, kordocenteza, biopsja skóry płodu i jego wątroby;

nieinwazyjne - ultrasonografia, badanie kom órek płodu uzyskanych z krwi matki.

C onnor i Ferguson-Sm ith podają, że obecnie m etodam i diagnostyki p re ­ natalnej m ożna rozpoznać ponad sto zespołów w rodzonych błędów m eta­ bolizm u11. B adania p ren ataln e pozwalają na wczesne określenie stopnia i rodzaju istniejących defektów (jeżeli takie są). Niestety, wyniki takich b a ­ dań m ogą stać się w skazaniem do aborcji - elim inacji chorego człowieka. „D iagnostyka pren ataln a mogłaby, w rękach dyktatora, powodować groź­ ne posunięcia eugeniczne, z ich znanymi okrutnym i skutkam i”12.

A m niocenteza i choriocenteza wykonywane we wczesnym etapie rozw o­ ju płodu są wykorzystywane do zaplanow ania aborcji w sytuacji, gdy okaże się, że dziecko dotknięte jest poważną, nieuleczalną w adą. Taka praktyka jest niedopuszczalna.

Czasami jed n ak am niocenteza ułatw ia zaplanow anie leczenia dziecka po jego narodzinach. I to jest działanie m oralnie dopuszczalne.

Konieczne jest też zwrócenie uwagi na fakt, że w związku z badaniam i istnieje 5% niebezpieczeństw o wywołania niezam ierzonego poronienia. Należy dodać, że poza ryzykiem poronienia towarzyszy im możliwość uszkodzenia rozwijającego się dziecka.

Papież Jan Pawel II w Encyklice Evagelium vitae przypom ina, że dopusz­ czalne są jedynie te zabiegi na em brionie ludzkim, k tó re są podejm ow ane w celu leczenia nienarodzonego albo ratow ania zagrożonego życia. B ada­ nia te m uszą spełniać też pewien w arunek: m uszą uszanow ać życie i in te­ gralność nienarodzonego dziecka. Wykorzystywanie dzieci nienarodzo­ nych jako przedm iotu eksperym entów jest przestępstw em przeciw ich god­ ności. Każdy człowiek, obojętnie, czy urodzony już, dorosły, czy też n iena­ rodzone dziecko, m a praw o do takiego sam ego szacunku (por. EV, 63).

11 Tam że, s. 242.

Z e względu na istnienie wielu chorób genetycznych dziedzicznych istot­ ną rolę odgrywa poradnictw o genetyczne, inform ujące rodziców o ryzyku wystąpienia schorzenia genetycznie uw arunkow anego u kolejnych dzieci: np. 25% dla chorób autosom alnie recesywnych, 50% dla chorób dom inują­ cych. Rodzice znając ryzyko pow tórzenia choroby u następnych dzieci m a­ ją szansę podjąć świadom ą decyzję co do dalszej prokreacji. Niektórzy ro ­ dzice decydując się na w łasne potom stw o chcą przeprow adzić badania przedurodzeniow e poczętego dziecka. Stają wówczas w obec bardzo tru d ­ nego wyzwania, jakiego wyboru dokonać, jeśli nienarodzone jeszcze dziec­ ko okaże się chore. Często w iadom ość o chorobie dziecka pociąga za sobą decyzję o aborcji. M im o, że praw o polskie dopuszcza w takich przypadkach możliwość aborcji, to akt ten jest m oralnie niedopuszczalny tak dla rodzi­ ców, którzy zabijają w łasne dziecko tylko dlatego, że jest chore, jak i dla le­ karza, który dokonuje swoistej przedurodzeniow ej eutanazji.

7.2. Zapobieganie skutkom defektów genetycznych przez ograniczenie ekspozycji na szkodliwy substrat

Jednym ze sposobów zm niejszania konsekwencji defektu genetycznego jest ograniczenie ekspozycji na szkodliwy, nie podlegający m etabolizm ow i ze względu na blok m etaboliczny, substrat.

Zastosow anie już w okresie noworodkowym określonej diety nie zm niejsza wprawdzie określonego defektu, ale poprzez wyeliminowanie pewnych, ściśle określonych substancji m ożna ograniczyć ekspresję zaist­ niałej m utacji. Przykład m ogą stanowić takie choroby jednogenow e, jak ga- laktozem ia, fenyloketonuria. W pierwszym przypadku stosuje się dietę p o ­ zbawioną galaktozy, zaś w drugim - dietę niskofenyloalaninow ą13.

M etodą postępow ania leczniczego w odniesieniu do niektórych chorób genetycznych są populacyjne badania przesiewowe. Polegają o ne na prze­ prow adzeniu testu dla całej populacji w celu wykrycia osób, które są n a ra ­ żone na ryzyko wystąpienia choroby uw arunkow anej genetycznie. Przykła­ dam i chorób, które m ogą być objęte program em przesiewowym u now o­ rodków są w ym ienione wcześniej: fenyloketonuria i galaktozem ia. W bad a­ niach tych m ateriał stanowią próbki krwi na bibule. Krew pobierana jest z nakłucia pięty now orodków w wieku do 2 tygodnia życia.

7.3. Leczenie substytucyjne brakującym enzymem

Inżynieria genetyczna daje dziś możliwości sztucznej syntezy biologicz­ nie czystych i aktywnych preparatów białkowych, które też m ogą być wyko­

13 M. Connor, M. Ferguson-Smith, Podstawy genetyki medycznej, dz. cyt., s. 256; I. Wald, Postępy genetyki a leczenie, w. Zarys genetyki medycznej, red. K. Boczkowski, Warszawa 1990, s. 162-164.

rzystane w leczeniu chorób genetycznych. Przykład stanowi hem ofilia - w przypadku której chory otrzym uje czynnik krzepnięcia krwi i dzięki tem u m oże w m iarę norm alnie funkcjonować.

Innym schorzeniem , w którym wykorzystuje się podanie brakującego czynnika, jest choroba G au ch er’a. Jest ona spow odow ana m utacją w genie kodującym a-glukozydazę; stanowi przykład choroby m etabolicznej. M u ta­ cja ta pow oduje obniżenie aktywności kwaśnej glukozydazy. Skutkiem nie­ doboru tego enzymu jest grom adzenie się ceram idu z pow odu wyhamowa­ nia reakcji katabolizujących go. Leczenie substytucyjne polega na okreso­ wym podaw aniu biologicznie czynnego enzymu, co prow adzi do usunięcia objawów choroby.

Enzym atyczne leczenie substytucyjne daje nadzieję na niwelowanie skutków błędów genetycznych nie tylko w przypadku choroby G au ch er’a14, ale także choroby Fabry’ego, H eler i innych.

7.4. Terapia genowa

Pewną nadzieję na zniwelowanie zm ian chorobowych o podłożu dzie­ dzicznym niesie terapia genowa. Prof. dr hab. Ewa B artnik przedstaw ia przykład niezwykłej operacji, która m iała m iejsce w B ethesda w 1990 r 15. C zteroletniej dziewczynce, chorej na w rodzony złożony ciężki zespół nie­ doboru odporności, przetoczono populację terapeutycznych kom órek z napraw ionym genom em . Były to pob ran e od niej wcześniej limfocyty, do których naukowcy wprowadzili kopię brakującego genu.

Prof. E. B artnik zwraca uwagę na konieczność spełnienia określonych warunków , niezbędnych do zastosow ania takiej m etody terapeutycznej. Jednym z nich jest dysponowanie kom órkam i, do których wcześniej wykry­ ty i skodowany w odpow iednich ilościach gen będzie wprowadzony.

D rugim istotnym w aru n k iem je st m ożliw ość d o k ład n eg o śledzenia losu w prow adzonego do k om órki D N A . W aru n ek ten je s t ważny z dw óch pow odów . Po pierw sze: gen w prow adzony we w łaściw e m iejsce zw iększa p raw d o p o d o b ień stw o osiągnięcia celu leczenia. Po drugie: w ejście g enu w dow olne m iejsce m oże p o ciąg n ąć za sobą niebezpieczne konsekw encje, jakim i m oże być np. w łączenie g enu stym ulującego ro z­ wój k o m ó rek now otw orow ych, dotychczas nieczynnego lub w yłączenie aktyw nego su p re so ra now otw oru. „O b ecn ie zało żen ia te ra p ii genowej przew idują p o b ra n ie o d p ow iednich k o m ó rek z org an izm u p acjen ta, w p row adzenie do nich terap eu ty czn e g o genu i ponow ne um ieszczenie

11 Tamże.

15 E. B artn ik , T erapia genow a, W iedza i Życie, 4(1992), s. 12-15; także: W. K ofta, Podstawy inżynierii genetycznej, W arszawa 1997, s. 74.

tak napraw ionych bąd ź u d o sk o n alo n y ch k o m ó rek w org an izm ie ich w ła­ ściciela”16.

N ajskuteczniejszą m eto d ą do osiągnięcia tego celu, czyli wprow adzenia napraw ionego genu, są retrow irusy - ich m ateria! genetyczny umieszczany jest w chrom osom ach kom órki gospodarza. Kom órki, które m ogą być wy­ korzystane w leczeniu schorzeń genetycznych, powinny posiadać określone właściwości:

odporność - zdolność do przeżycia zabiegów;

aktywność - pozostają czynne w organizm ie chorego po wprowadzeniu, najlepiej przez cale życie.

Ich p o branie z ludzkiego organizm u musi też być technicznie wykonal­ ne. Z wymienionych powodów do zabiegów terapii genowej najlepiej nad a­ ją się kom órki szpiku kostnego, skóry i wątroby.

Również inni autorzy (C onnor i Ferguson-Smith) zwracają uwagę na moż­ liwość podawania genu funkcjonalnego, który jest homozygotą w odniesieniu do danej mutacji genowej, do kom órki somatycznej chorego. Określili to m ia­ nem suplementacji genowej i podobnie jak prof. E. Bartnik przytoczyli przy­ kład zastosowania jej w przypadku ciężkiego, złożonego defektu im munolo­ gicznego. Stwierdzają też, że suplem entacja genowa „obecnie jest wykorzysty­ w ana w przypadkach różnych poważnych chorób jednogenowych, w odniesie­ niu do których brak jest jak dotychczas skutecznych m etod leczenia”17.

7.5. Dyskusja

Przeprowadzona analiza pozwala stwierdzić, że postępy w rozwoju badań genetycznych zwiększają możliwości rozpoznania schorzeń nękających czło­ wieka. W iedza ta umożliwia próbę ograniczenia związanych z nimi cierpień. Leczenie substytucyjne brakującym enzymem, terapia genowa, ograniczanie ekspozycji na szkodliwy substrat czy też terapia horm onalna, stosowana w przypadku niektórych aberracji chromosomowych, polegająca na podaniu chorem u odpowiedniej dawki hormonów, umożliwiających poprawny roz­ wój, stanowią próby uwolnienia człowieka od cierpień wywołanych chorobą. Możliwości wczesnego wykrywania defektów genetycznych w badaniach p re­ natalnych stanowią pom oc w planow aniu przyszłego leczenia.

Postęp ten budzi jednak pewien niepokój. Konsekwencje odkryć gene­ tycznych oraz ich ew entualne zastosowanie m oże stworzyć poważne proble­ my etyczne. Zdobyta wiedza m oże bowiem prowadzić do przedmiotowego traktow ania człowieka, do pychy, która zasłoni ograniczenia w możliwo­ ściach ludzkich działań. Przypomina się sytuacja pierwszych rodziców - b ę­

16 Tamże.

dziecie jako bogowie (por. R dz 3,5). Człowiek zapom ina, że jego władza i możliwości są ograniczone, że nie jest w stanie nad wszystkim zapanować. N ie da się z życia człowieka wyeliminować cierpienia, tak j ak nie da się wyeli­ minować śmierci. „Potrzeba ograniczenia skutków chorób wydaje się słusz­ na, ale w postępow aniu wielu ludzi chodzi raczej o postawę udawania, że cierpienia w ogóle nie ma. Z jednej strony jest to strach przed doświadcze­ niem bólu i cierpienia, a z drugiej strony jest to skutek tego, że - jak powie­ dział H. E. R ichter - nasze czasy chorują na nieum iejętność cierpienia” 18.

Rozwój nauki pozwala na niwelowanie cierpienia, ograniczanie skutków omawianych defektów genetycznych. W całej działalności naukowej trzeba jed n ak pam iętać, że to człowiek jest najważniejszy - jego rzeczywiste dobro pow inno być celem działań naukowych. G odność - ta szczególna w artość osoby ludzkiej - wymusza podporządkow anie człowiekowi działań m edycz­ nych, naukowych. Jakakolw iek selekcja, przedm iotow e traktow anie czło­ wieka, k tóre m a m iejsce np. w przypadku badań prenatalnych prow adzą­ cych do aborcji, narażających zdrowie i życie dziecka, są niedopuszczalne.

Istnieje jeszcze jed e n problem istotny dla tego tem atu. Stanowią go nie rozw iązane zagadnienia genetyczne i choroby, których wystąpienia nie m ożna przewidzieć. I tu pojawia się potrzeb a zaakceptow ania człowieka chorego, jego ułom ności, potrzeba nauczenia się życia ze świadomością ist­ nienia cierpienia, czasem dotykającego osoby najbliższej.

Podsum owując przeprow adzone rozw ażania m ożna stwierdzić, że p o ­ stępy genetyczne i związane z nimi działania m edyczne m ogą albo przyspo­ rzyć człowiekowi korzyści, albo prowadzić do jego degradacji fizycznej i du­ chowej. W wykorzystywaniu zdobytej wiedzy niezbędna jest m ądrość, szu­ kająca prawdziwego dobra drugiego człowieka, pam iętająca o jego godno­ ści, która zobowiązuje do poszanow ania każdego ludzkiego życia.

Marzena Soczkiewicz: The practicability of employing genetics in restraining the consequences of some chromosome mutations

and aberrations occurring in the human organism

A m ong th e diseases affecting m an, m any are related to changes in the h e re d ita ­ ry m aterial. T h eir occurrence m ay be determ ined by changes w ithin o n e gene o r wi­ thin a large n u m b er o f genes.

Fast advances in genetics give th e o p p o rtu n ities o f recognizing the source o f the existing irregularities and restraining the effects o f genetic defects u n d e r discus­ sion. All these undertakings, how ever, ought to take into consideration the tru e w e­ lfare o f th e h um an being.