Από την εξειδικευμένη έρευνα στην εξατομικευμένη πρόληψη

Δύο μελέτες οι οποίες δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό έντυπο «Nature Genetics» και οι οποίες διεξήχθησαν από επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Γενεύης θεωρούνται από τις πλέον σημαντικές στον τομέα της εξατομικευμένης θεραπείας για σοβαρές παθήσεις όπως είναι τα καρδιαγγειακά, η σχιζοφρένεια και ο διαβήτης με βάση τα γονίδια μας.

Συγκεκριμένα οι γενετιστές του Πανεπιστημίου της Γενεύης στην πρώτη μελέτη ανέλυσαν τη σχέση μεταξύ παθήσεων και ιστοειδικής γονιδιακής δραστηριότητας και κατόρθωσαν να αναπτύξουν ένα μοντέλο που αποτελεί το πρώτο βήμα προς την αναγνώριση συγκεκριμένων αλληλουχιών του μη-κωδικοποιού γονιδιώματος που σηματοδοτούν την παθογένειά τους στο πλαίσιο μιας συγκεκριμένης πάθησης. Και στη δεύτερη μελέτη επέκτειναν αυτά τα δεδομένα συσχετίζοντας παθήσεις όπως η σχιζοφρένεια, τα καρδιαγγειακά και ο διαβήτης με τη γονιδιακή δραστηριότητα των κυττάρων.

Οι δυο μελέτες βασίζονται σε στοιχεία του διεθνούς προγράμματος GTEx (Genotype-Tissue Expression), το οποίο ξεκίνησε το 2010 υπό τη συν-καθοδήγηση του Καθηγητή Εμμανουήλ Δερμιτζάκη, γενετιστή στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Γενεύης (UNIGE) και Διευθυντή του νεοϊδρυθέντος Κέντρου Γονιδιωματικής Health 2030 Genome Centre. Το πρόγραμμα GTEx σχεδιάστηκε με σκοπό να εξετάσει όσο το δυνατό περισσότερα δείγματα ιστού από μεγάλο αριθμό ατόμων ώστε να γίνουν κατανοητά τα παθογόντα αποτελέσματα των γονιδίων και των πολυμορφισμών.

Όπως ανέφεραν οι επιστήμονες, η μελέτη πολλών διαφορετικών τύπων ανθρώπινου ιστού σε δείγματα που έχουν συλλεχθεί από εκατοντάδες ανθρώπους παρέχει νέα δεδομένα ως προς τον τρόπο με τον οποίο ο γονιδιωματικός πολυμορφισμός, δηλαδή οι κληρονομηθείσες μεταλλαγές ανάγνωσης στον κώδικα DNA, μπορούν να επηρεάσουν το χρόνο και τον τρόπο με τον οποίο αρκετά γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται σε διαφορετικούς ιστούς, και αυξάνουν τον κίνδυνο του ατόμου να αναπτύξει ένα ευρύ φάσμα παθήσεων. Ένα από τα κύρια ευρήματα του προγράμματος αυτού είναι ότι ο ίδιος πολυμορφισμός μπορεί συχνά να έχει διαφορετικό αποτέλεσμα ανάλογα με τον ιστό στον οποίο εκδηλώνεται. Για παράδειγμα, ένας πολυμορφισμός  που επηρεάζει τη δραστηριότητα δυο γονιδίων τα οποία σχετίζονται με την αρτηριακή πίεση είχε μεγαλύτερη επίπτωση στην κνημιαία αρτηρία, παρότι η γονιδιακή δραστηριότητα είναι μεγαλύτερη σε άλλους ιστούς.

Ξετυλίγοντας την παθογένεια των πολυμορφισμών των μη-κωδικοποιών γονιδιωμάτων για να υπολογίσουν τον τρόπο με τον οποίο οι πολυμορφισμοί επηρεάζουν τη γονιδιακή δραστηριότητα, οι ερευνητές εφάρμοσαν τη μεθοδολογία eQTL ή «expression Quantitative Trait Locus» που αξιολογεί τη συσχέτιση μεταξύ ενός πολυμορφισμού σε μια συγκεκριμένη γονιδιωματική θέση και στο επίπεδο δραστηριότητας ενός γονιδίου σε συγκεκριμένο ιστό.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Εμμανουήλ Δερμιτζάκη, οι ειδικοί χρειάζεται να αναπτύξουν ένα μοντέλο που θα συνδέει με ακρίβεια παθογόνους πολυμορφισμούς  με μια συγκεκριμένη πάθηση. Δηλαδή, θα προσπαθήσουν να εντοπίσουν με ακρίβεια, όχι τη σχετιζόμενη περιοχή ή το γονίδιο, αλλά το ίδιο το νουκλεοτίδιο, το οποίο όταν μεταλλαχθεί, αυξάνει τον κίνδυνο εκδήλωσης πάθησης.

Ο ερευνητής στο Τμήμα Γενετικής Ιατρικής και Ανάπτυξης της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Γενεύης (UNIGE) και συγγραφέας της πρώτης μελέτης Andrew A. Brown, τόνισε ότι αν το μοντέλο αυτό επιβεβαιωθεί, θα έχουν καταφέρει να λύσουν ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της σύγχρονης γονιδιωματικής. Με την ανάγνωση μόνο των αλληλουχιών μη-κωδικοποιών μορίων DNA, θα είναι σε θέση να εντοπίσουν τα παθογόνα αίτια γεγονός πολύ σημαντικό για την πρόληψη κάποιων παθήσεων.

Για τον προσδιορισμό της γενετικής προδιάθεσης σε παθήσεις, οι γενετικοί πολυμορφισμοί σχετίζονται συνήθως με έναν φαινότυπο

Η μέθοδος αυτή προσφέρει μόνο μια μερική άποψη της γενικής κατάστασης, όπως λέει χαρακτηριστικά ο ερευνητής στο Τμήμα Γενετικής Ιατρικής και Ανάπτυξης της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Γενεύης (UNIGE) και συγγραφέας της δεύτερης μελέτης  Halit Ongen. Σύμφωνα με τον κ. Ongen, η βάση δεδομένων GTEx τους βοήθησε να φτιάξουν ένα στατιστικό μοντέλο που συνδέει τους πολυμορφισμούς του μη-κωδικοποιού γονιδιώματος με τα γονίδια και τις παθήσεις. Ωστόσο, για να είναι ακριβής η ανάλυση κινδύνου εκδήλωσης πάθησης, πρέπει να προχωρήσουν ακόμα περισσότερο και να προσδιορίσουν τον ιστό στον οποίο βρίσκεται το γονίδιο που έχει υποστεί τη μετάλλαξη και ευθύνεται για τον κίνδυνο εμφάνισης μιας νόσου.

Η γονιδιακή έκφραση διαφέρει μεταξύ των ιστών του ίδιου ατόμου, αλλά ποιοι ιστοί σχετίζονται περισσότερο με τη γενετική αιτιότητα μιας συγκεκριμένης πάθησης;

Οι επιστήμονες κατάφεραν να κατατάξουν τον βαθμό συνεισφοράς του γενετικού ρόλου διαφόρων ιστών ως προς τις παθήσεις και τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά. Στην περίπτωση της σχιζοφρένειας, για παράδειγμα, ο ιστός από τον εγκέφαλο πολύ λογικά θεωρείται ότι έχει το μεγαλύτερο ποσοστό εμπλοκής στην ανάπτυξη της νόσου. Δεν ήταν το ίδιο αναμενόμενη όμως η διαπίστωση ότι το λεπτό έντερο σχετίζεται σημαντικά ως ιστός με τον κίνδυνο εκδήλωσης της πάθησης. Κλινικά στοιχεία επισημαίνουν ήδη την εμπλοκή του πεπτικού συστήματος, το οποίο στέλνει σήματα στον εγκέφαλο μέσα από το μικροβίωμα.

Παρ’ όλα αυτά, τα αποτελέσματα φανερώνουν ότι τα γενετικά χαρακτηριστικά του λεπτού εντέρου μπορεί να επηρεάσουν το μικροβίωμα, το οποίο, με τη σειρά του, επηρεάζει τον εγκέφαλο. Αυτό πιθανώς να βοηθήσει αρκετά ώστε να κινηθεί η έρευνα προς τα όργανα που, από άποψη γενετικής, συμβάλουν περισσότερο στην εκδήλωση μιας πάθησης και να μην περιοριστεί στα όργανα που επηρεάζονται από την πάθηση. Για παράδειγμα, ορισμένοι βιοδείκτες μπορούν να χρησιμεύσουν ως προειδοποίηση  για πιθανή εκδήλωση μιας νόσου.

Ένα νέο εργαλείο στα «χέρια» της ιατρικής ακριβείας (high-precision medicine)

Κατανοώντας καλύτερα τον τρόπο με τον οποίο το γονιδίωμα ενός ατόμου επηρεάζει τη βιολογία της πάθησης θα μπορέσουμε να επέμβουμε στη πρόληψη; «Μπορούμε πλέον να τοποθετήσουμε τους πολυμορφισμούς, τα γονίδια και τους ιστούς σε ένα ενιαίο πλαίσιο. Εάν, για αρκετούς ανθρώπους, η πάθηση φαίνεται να είναι η ίδια, η βιολογική διαταραχή που οδηγεί σε αυτή μπορεί να διαφέρει σημαντικά», τονίζει ο κ. Δερμιτζάκης και καταλήγει: «Η ανακάλυψή μας έχει θετικό αντίκτυπο στην εξατομικευμένη ιατρική. Αυτά τα ζητήματα επιθυμούμε να αναδείξουμε στο πλαίσιο της λειτουργίας του Health 2030 Genome Centre. Η μεταφορά αυτής της σημαντικής έρευνας σε κλινική εφαρμογή θα έχει σημαντικά οφέλη για όλους, εδώ στην Ελβετία, αλλά θα μας επιτρέψει επίσης να εμβαθύνουμε σημαντικά στην έρευνα που θα καθορίσει την ιατρική του μέλλοντος».