Kaj so geni?
Geni so informacije zapisane v človeškem dednem materialu (DNK) in so bistvenega pomena za rast in razvoj posameznika. Nahajajo se na kromosomih. Vsak človek jih ima 23. Kromosomi so v parih, eden izhaja iz matere, drugi od očeta. Tako ima vsak dve kopiji enega gena. Ena kopija se imenuje alel. Alela sta si med sabo lahko identična ali pa različna.
Kaj je v genih zapisano?
Geni so bistvenega pomena pri oblikovanju naših lastnosti. Prenašajo se iz ene generacije v drugo, zaradi česar so odgovorni za podobnost med starši in njihovimi otroci. Širše gledano, omogočajo nastanek in obstoj novega človeškega bitja. Produkt genov so proteini, ki so glavne makromolekule v organizmih. Proteini so sestavljeni iz manjših molekul, ki jih imenujemo aminokisline, pri čemer naša DNK nosi genetski zapis za 20 različnih aminokislin. V genih je zapisano, kako naj aminokisline tvorijo ustrezno zaporedje, poleg zaporedja pa je podana tudi informacija o vrsti aminokisline. Zapis za različne tipe aminokislin, v točno določenem zaporedju, da ustrezen protein. Na tak način dedni zapis skupaj z vplivom okolja tvori unikatnega posameznika.
Kako je zapisana informacija v genu?
Informacija je v genu zapisana s točno določenim zaporedjem štirih različnih molekul, ki jih imenujemo nukleotidi. Označujemo jih s črkami C, G, A in T. Nedavno razkritje človeškega genoma je tako podalo okoli 3 milijarde dolgo zaporedje teh štirih nukleotidov. Med sabo so povezani v verigo, ki ji pravimo DNK ali dvojna vijačnica. Ta je pri človeku razbita na 23 krajših delov, ki jim pravimo kromosomi. Geni so določene regije DNK, ki vsebujejo tako zaporedje nukleotidov, da ga lahko celica prepozna in iz njega izdela točno določen protein. V človeškem DNK zaporedju je okoli 30.000 genov. Protein je prav tako zaporedje sicer drugačnih molekul, aminokislin, ki pa se med sabo povežejo na podlagi DNK zaporedja. Lahko bi rekli, da je gen načrt za izdelavo proteina, celica pa z uporabo svojih mehanizmov lahko prevede zaporedje nukleotidov v zaporedje aminokislin. Proteini so na koncu velike molekule, ki jih celica uporablja za svoje ogrodje, komunikacijo in za uravnavanje kemijskih reakcij.
Vsaka celica v svojem jedru vsebuje celotno zaporedje DNK v dveh kopijah (ena od vsakega od staršev). Torej je vsaka celica sposobna izdelati vsak protein, ki ga imamo v telesu (ima vse gene), vendar jih večine od teh nikdar ne potrebuje. DNK, ki ga GenePlanet analizira, se nahaja v celicah ustne sluznice, ki so se odlepile in plavajo v slini. Teh celic je sicer malo, vendar s sodobnimi laboratorijskimi tehnikami izolacije in pomnoževanja DNK lahko še iz tako majhnega vzorca dobimo kakovostne podatke.
Kaj so mutacije?
Mutacija v latinščini pomeni sprememba. Ko pri genetiki govorimo o mutacijah, imamo v mislih spremembo zaporedja DNK. To se lahko zgodi na več načinov, lahko se kakšen nukleotid vrine v zaporedje, lahko se kak izbriše, lahko pa se enostavno zamenja s kakim drugim. Taki zamenjavi pravimo SNP. Vsi SNP-i so torej nastali z mutacijo. Če pride do mutacije v genu, to lahko vodi v neaktivnost tistega gena (ne izdela se pravilni protein), v redkih primerih pa se izdela nov protein, ki je boljši. Tako dobimo organizem z drugačno lastnostjo, ki v naravi lažje preživi. Mutacije so torej »napake« na DNK, ki se pojavljajo naključno, hkrati pa so tudi glavno gonilo evolucije.
Kaj so asociacijske študije?
Pri mnogih genetsko pogojenih boleznih gre za vpliv različnih genov, ki povečajo občutljivost posamezne osebe, da zboli za določeno boleznijo. Gene, ki prispevajo k tej povečani občutljivosti odkrivamo z asociacijskimi študijami. V teh raziskavah primerjamo:
- Genetski zapis večjega števila oseb z neko boleznijo,
- Z genetskim zapisom oseb, ki te bolezni nimajo.
Če najdemo pri tej analizi posebne označevalce v genetskem zapisu, ki se pojavljajo mnogo pogosteje pri bolnikih kot pri zdravih, sklepamo, da so ti označevalci povezani z večjo verjetnostjo za nastanek bolezni. Eden izmed takih označevalcev je tudi SNP.
Kako razumeti asociacijske študije?
Povezave med SNP-i in geni, ki so jih pokazale asociacijske raziskave, veljajo zanesljivo samo za populacijo, na katerih so raziskave opravili. V glavnem pa lahko sklepamo, da je populacija Kavkazijcev v Evropi in Ameriki dovolj homogena, da lahko rezultate asociacijskih raziskav za to populacijo posplošimo.
Posebna previdnost je vsekakor potrebna, kadar gre za različne rase. Povezave med SNP-i in geni pri eni rasi niso nujno enake kot pri drugi. Vzrok je v ločenem razvoju človeških ras skozi tisočletja zgodovine.
Kako razumeti rezultat osebne genotipizacije?
V človeškem dednem zapisu je poznanih okoli 30.000.000 točk, kjer se pri posameznikih pojavljajo različni nukleotidi. Te točke imenujemo SNP-i. Večina SNP-ov nima nobene povezave z boleznimi ali lastnostmi posameznika in se dedujejo naključno. Nekateri pa so povezani z določenimi oblikami genov, ki povzročajo nastanek neke bolezeni. Ker je danes tehnologija analiziranja SNP-ov tako napredovala, da jih lahko analiziramo več 100.000 naenkrat, je možno izmed množice SNP-ov izločiti tiste, ki se povezujejo z določenimi boleznimi (to delamo s pomočjo asociacijskih študij).
Pri GenePlanetu na enak način pregledamo vaš genom. Z rezultati analize in s podatki iz asociacijskih študij lahko napovemo Vaše talente, Vaš odziv na zdravila in Vašo nagnjenost k razvoju določene bolezni.
Kaj so SNP mutacije in njihov pomen?
SNP (single nucleotid polymorphism) je zamenjava enega nukleotida z drugim in se izgovori »snip«. Gre za delček zaporedja DNK v katerem je v neki točki v preteklosti prišlo do mutacije; v zaporedju je prišlo do zamenjave nukleotida, kjer se je npr. namesto nukleotida C vstavil nukleotid A, G ali T (npr. CCGGA → CAGGA). Tako imamo danes ljudje na teh mestih različne nukleotide, kar nas tudi dela drugačne med sabo. Enojajčna dvojčka imata tako tudi enake SNP-e na vseh mestih. Ker imamo dve verigi DNK (ena od matere, druga od očeta), imamo lahko na obeh enake nukleotide, lahko pa tudi različne. SNP-i so uporabni zaradi njihove povezave z nastankom bolezni in so bistvenega pomena pri določanju verjetnosti, da bo posameznik zbolel.
Primer:
Na znanem mestu v genetskem zapisu se nahaja SNP, v bližini katerega se nahaja gen, ki je odgovoren za nastanek plešavosti. Če se na mestu SNP-a nahaja nukleotid C, se nahaja v bližini tudi vplivna oblika gena, ki odloča o nastanku plešavosti. Skozi generacije sta se oba zaradi fizične bližine dedovala skupaj. Če pa se nahaja na mestu tega SNP-a nukleotid T, bo v njegovi bližini verjetno oblika gena, ki nima večjega vpliva na plešavost. Za napoved plešavosti zadostuje tako že ugotovitev ali ima oseba na mestu SNP-a nukleotid C ali T. Poudariti pa je potrebno, da se zaradi parnih kromosomov dedujejo tudi SNP-i in njim pripadajoči geni v parih. Šele takšen par ali genotip, nam da informacijo s katero sklepamo o verjetnosti pojava neke lastnosti.
Kako se uporablja SNP?
V genskem zapisu človeka poznamo okoli 30.000.000 mest, kjer se pojavljajo variacije ali zamenjave posameznih nukleotidov imenovane SNP-i. Nekatere od teh zamenjav, ki se nahajajo na znanih mestih v genetskem zapisu, so lahko povezane z določenimi lastnostmi ali nagnjenji za določene bolezni.
SNP se lahko nahaja v področju gena ali samo v bližini gena s katerim je povezan. SNP navadno ne povzroča bolezni. Je le sprememba na določenem mestu v genskem zapisu, za katero je pokazala asociacijska študija, da je povezana z nastankom bolezni. Tako nam zadostuje že informacija o vrsti SNP-a na določenem mestu genskega zapisa za računanje verjetnosti, da bo do bolezni prišlo. Samega gena, ki je odgovoren za bolezen ali njegove funkcije pa nam pri tem ni potrebno niti poznati.
Kako geni vplivajo na nastanek bolezni?
Pri nenehnem podvajanju DNK (vsaka celica v našem telesu jo mora imeti, celice pa se tekom življenja podvajajo) lahko zaradi dejavnikov v celici ali pa v okolju pride do napake v zapisu gena. Več takšnih napak v zapisu, ali pa ena napaka na kritičnem mestu, pripelje do okvare gena. Produkt, ki ga da prepisovanje gena, svoje naloge ne opravlja več tako dobro ali pa je sploh ne opravlja več. Posledica tega je lahko razvoj bolezni.
Mutacije v določenem genu ima tri možne posledice. Lahko je koristna, kjer posameznik nekaj pridobi, nevtralna, kjer sprememba nima pomena za posameznikove življenjske funkcije ali škodljiva, kjer zaradi spremembe pride do negativnih dogodkov, kot je lahko razvoj bolezni. Če pa pride do spremembe na mestu izven gena, to navadno ne vpliva na izdelavo proteinov. Lahko pa se mutacija zgodi v regulatornih genskih regijah, kar privede do premočnega izražanja gena ali pa njegovega utišanja. Posledice imajo lahko tudi navadno neškodljive mutacije v nekodirajoči medgenski regiji, zaradi katerih se introni ne izrežejo.
Kakršna koli motnja v izražanju genov in s tem v izdelavi proteinov ima lahko za posledico neko bolezen.
Ali SNP pove absolutno resnico?
S poznavanjem SNP-ov ugotovimo kakšna je verjetnost, da se bo razvila bolezen na osnovi genskega zapisa. Takšna ocena je lahko za posameznika nizka ali visoka. Kljub temu, da gre za verjetnost, ki ima statistično podlago v znanstvenih raziskavah, poznavanje SNP-ov ne more absolutno napovedati ali bo posameznih za določeno bolezen zbolel ali ne.
Kaj je torej uporabnost SNP?
Poznavanje SNP-ov ni steklena krogla, ki bo napovedala prihodnost. Je pa še vedno znanstveno utemeljeno izhodišče za računanje verjetnosti, da bomo zboleli na osnovi genetskega zapisa. Kje je torej uporabnost SNP-ov? Ker na človeka vplivajo geni in okolje, lahko genetska tveganja zmanjšamo z ustreznim načinom življenja. Na področja za katera nam SNP-i pokažejo povišano tveganje za razvoj bolezni, bomo tudi usmerili svojo pozornost, pazili na zunanje faktorje tveganja in povečali preventivne napore. Prav to je cilj personalizirane genetike, ki omogoča načrtno spremembo življenjskega stila. Poznavanje svojega genoma in tako samega sebe, nam daje možnost za odgovorno ravnanje in izbor načina življenja, ki bo zmanjšal tveganje za razvoj potencialnih bolezni.
Zakaj bi torej želeli vedeti kakšna je verjetnost, da bomo zboleli, če se bolezen lahko razvije kljub temu, če je za to majhna verjetnost? Zato, ker bomo ob veliki verjetnosti toliko bolj pazili na faktorje tveganja, ki lahko privedejo do nastanka bolezni. Prav to nam omogoča personalizirana genetika, ki prinaša spremembo življenjskega stila. Spremembo v obliki preventivnega delovanja za določeno bolezen. Poznavanje svojega genoma in tako samega sebe, nam da možnost za odgovorno ravnanje in odločitev za življenjski stil, ki bo zmanjšal tveganje za razvoj potencialnih bolezni.
Kaj mi GenePlanet lahko pove o mojih prednikih?
Človek se je najprej pojavil v Afriki, od koder se je selil in razširil po vsem svetu. Tekom časa so se oblikovale skupine ljudi, ki so prebivale na različnih predelih sveta in med sabo niso bile v stiku. Kljub temu, da se je človek pojavil pred okoli 130.000 let nazaj, je genetsko gledano dokaj mlada vrsta in v njegovem genomu ni prišlo do velikih sprememb, saj se mutacije dogajajo počasi. Večina genoma je tako med posamezniki enaka, obstajajo pa majhne razlike, ki so posledica ločenega življenja ljudi po svetu. Na vsako skupino ljudi v določenem geografskem predelu sveta je namreč delovalo različno okolje, ki je usmerilo razvoj s svojo smer.
Zaradi teh majhnih razlik med etničnimi skupinami, vam GenePlanet s SNP metodo lahko pove, kakšen je vaš delež sorodnosti z posamezno skupino. Točna ugotovitev, kdo so predniki ni mogoča, razbere pa se lahko v kolikšni meri pripadate posamezni skupini in tako izveste vaše prednike v širšem smislu.