Niewielkie różnice genetyczne, występujące między indywidualnymi osobami, mogą nie tylko decydować o tym, że u jednej z nich będzie występować wyższe ryzyko zachorowania na takie choroby, jak różne rodzaje nowotworów, choroby nerek czy cukrzyca, ale mogą również decydować o skuteczności podejmowanego leczenia.

Jak istotne mogą być niewielkie różnice genetyczne występujące między ludźmi dla efektywności farmakoterapii pokazuje przykład leku klopidogrel (Clopidogrelum, Plavix), preparatu przeciwzakrzepowego, stosowanego przez osoby cierpiące z powodu miażdżycy, zagrożone wystąpieniem zawału serca i udaru. Wyniki przeprowadzonych niedawno badań klinicznych, opublikowane na łamach "Journal of the American Medical Association" w wydaniu z dnia 27 października 2010, wskazują, że klopidogrel nie działa tak samo u wszystkich ludzi i jest znacznie mniej skuteczny w przypadku pacjentów posiadających szczególne odmiany genu CYP2C19. W przypadku tych pacjentów w organizmie nie następuje przewidziane przejście leku do jego formy aktywnej. W związku z tym na etykiecie leku widnieje ostrzeżenie, że u tych pacjentów, którzy odziedziczyli niekorzystne allele CYP2C19 od obu rodziców, lek może po prostu nie zadziałać. Podwyższone ryzyko zawału, udaru lub zgonu związanego z zaburzeniami ze strony układu sercowo-naczyniowego stwierdzono także w grupie osób, które posiadają tylko jedną kopię niekorzystnego allelu CYP2C19. Oznacza to, że u niemal 30% populacji lek może nie być tak skuteczny, jak zakładano (ok. 2-4% ludzi posiada obie kopie pechowego allelu, a około 26% jedną). Ten przykład, a niewykluczone, że za chwilę w literaturze medycznej pojawią się kolejne, równie spektakularne, pokazuje potencjalne znaczenie genetycznie zindywidualizowanej medycyny.

W dniu 28 października 2010 w Science zostały opublikowane wyniki z pilotażowej fazy badań, prowadzonych w ramach 1000 Genomes Project. Celem projektu jest zidentyfikowanie wszelkich różnic genetycznych, występujących między ludźmi. Przedsięwzięcie jest realizowane przez konsorcjum działające na zasadzie partnerstwa publicznych i prywatnych instytucji naukowo-badawczych z różnych krajów świata - Barbadosu, Chin, Finlandii, Gambii, Hiszpanii, Indii, Kanady, Kolumbii, Malawi, Niemiec, Pakistanu, Peru, Puerto Rico, Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii i Wietnamu - żeby wymienić tylko najważniejszych uczestników. Koszty pięcioletniego (planowanego na lata 2008-2012) projektu, w którego finansowaniu partycypują zarówno rządy, jak pozarządowe fundacje, ocenia się na 120 mln dolarów amerykańskich.

Zgodnie z opublikowanymi doniesieniami udało się już zidentyfikować i stworzyć mapę 95% różnic genetycznych występujących u człowieka. Faza pilotażowa obejmowała analizę DNA za pomocą najnowszych metod sekwencjonowania. W przypadku 179 ludzi dokonano sekwencjonowania całego genomu, a u 697 przeprowadzono sekwencjonowanie genów odpowiedzialnych tylko za kodowanie białek. Każdy rejon kodu genetycznego był sekwencjonowany wielokrotnie, co pozwoliło na zebranie danych o więcej niż 4,5 terazasadach, czyli 4,5 milionach milionów liter, odpowiadających zasadom azotowym występującym w kodzie DNA. W zamierzeniu projekt badawczy ma objąć analizę danych pobranych od ok. 2500 osób,  reprezentujących 27 populacji zamieszkujących różne rejony świata, tak aby opisać 99% różnic genetycznych występujących między ludźmi.

Różnice genetyczne to niewielkie odstępstwa w uporządkowaniu cząstek chemicznych - par zasad azotowych - które składają się na kod DNA zawarty w ludzkim genomie. Różnice te można obserwować na różnych poziomach - mogą być tak niewielkie, jak zastąpienie jednej pary zasad inną, co nazywamy polimorfizmem pojedynczego nukleotydu  (a single nucleotide polymorphism - SNP), lub całkiem spore - związane są wówczas z duplikacją lub zmianą położenia całej sekcji chromosomu. Część z nich jest u ludzi całkiem częsta, a inne są dość rzadkie. Poprzez wielokrotne porównania genomów wielu ludzi, a także poprzez porównania między różnymi ludzkimi populacjami, naukowcy dążą do stworzenia mapy wszelkich różnic genetycznych występujących między ludźmi. Jakie to ma znaczenie? Mimo że przedsięwzięcie współrealizowane jest przez partnerów komercyjnych, celem projektu jest stworzenie spójnej i ogólnie dostępnej bazy danych, która będzie służyć naukowcom w prowadzeniu dalszych badań nad genetycznym podłożem różnych chorób. Ma się to przyczynić do przyspieszenia badań nad testami diagnostycznymi, użytecznymi do identyfikacji niekorzystnych czynników genetycznych, a także zdynamizować badania prowadzone w innych dziedzinach medycyny i farmakologii. Chodzi tu zwłaszcza o geny, które odpowiadają za kodowanie białek i w związku z tym mają bezpośrednie znaczenie dla funkcjonowania organizmu. Naukowcy mają również nadzieję, że uzyskane dane mogą dostarczyć cennych informacji na temat przebiegu procesu ewolucji człowieka.

Ponadto celem projektu jest opracowywanie nowych metod sekwencjonowania kodu genetycznego, poszukiwanie nowych rozwiązań technicznych i technik obliczeniowych, a także nowych sposobów organizowania, przechowywania, analizowania i wymiany zebranych danych.

Opracowana w ramach 1000 Gemomes Project mapa różnic genetycznych u ludzi zawiera obecnie informacje na temat blisko 15 milionów polimorfizmów pojedynczego nukleotydu, w tym około miliona niewielkich insercji i delecji, i około 20 tys. poważniejszych różnic o charakterze strukturalnym. Choć połowa z nich była znana wcześniej, w przebiegu prac badawczych zidentyfikowano prawie drugie tyle dotąd nieopisanych.

Żaden człowiek nie może się szczycić tym, że posiada idealny "genetyczny garnitur". Ocenia się się, że u każdej osoby występuje średnio 250-300 nieprawidłowości genetycznych, które mogłyby w odpowiedniej konfiguracji doprowadzić do zaburzeń normalnej funkcji genów. Ponadto, u każdej osoby występuje średnio 50-100 takich, które mogą być związane z ryzykiem wystąpienia choroby dziedzicznej. Na szczęście, ponieważ każda osoba dysponuje co najmniej dwiema kopiami każdego genu, nawet wówczas gdy jedna z nich jest wadliwa, możliwe jest zachowanie zdrowia.

Dzięki temu, że badaniami objęto rodziców i ich dzieci, udało się określić częstość występowania mutacji genetycznych u człowieka. Okazuje się, że każde dziecko jest posiadaczem średnio około 60 nowych mutacji, które nie występowały wcześniej w materiale genetycznym żadnego z rodziców.
Bliższe informacje na temat projektu można znaleźć na stronie www.1000genomes.org.

[Tłum./oprac.: C. O. Reless]

Źródło:
www.1000genomes.org
A map of human genome variation from population-scale sequencing
1000 Genomes Project publishes analysis of completed pilot phase
Gene Variants Tied to Poor Outcomes with Heart Drug