Nagi człowiek

O islandzkiej firmie deCODE już pisaliśmy (POLITYKA 18/04). Założył ją w 1996 r., za pieniądze amerykańskich inwestorów, profesor Karl Stefansson, neurolog i genetyk. Stefansson zna drzewo genealogiczne swojego rodu aż do IX w. Na Islandii pod tym względem się nie wyróżnia - zamknięte przez setki lat na odległej wyspie społeczeństwo nie miało wiele okazji do mieszania się z innymi ludami. Oznacza to, że mieszkańcy Islandii powinni być grupą stabilną pod względem genetycznym.

W 1998 r. deCODE podpisał umowę z rządem islandzkim na stworzenie niezwykłej bazy danych: gromadzi ona szczegóły z drzew genealogicznych, kartotek zdrowotnych i przesiewowych badań genetycznych Islandczyków, którzy wyrazili zgodę na uczestnictwo w programie. Tak uzyskane informacje umożliwiają badanie genetycznego podłoża chorób, a następnie poszukiwanie skutecznych leków lub terapii. W ciągu 11 lat swojej działalności naukowcy zatrudnieni w islandzkiej firmie zidentyfikowali czynniki ryzyka dla takich chorób dziedzicznych (a więc uwarunkowanych genetycznie) jak rak piersi, rak prostaty, cukrzyca, choroba wieńcowa i wiele innych. W oparciu o te odkrycia trwają prace nad wdrożeniem nowych leków przeciwzakrzepowych, a także testów diagnostycznych.

Nowy etap w rozwoju firmy rozpoczął się 16 listopada br. wraz z inauguracją serwisu deCODEme. Wystarczy wejść na witrynę firmy, założyć bezpłatnie osobiste konto i zamówić test, za który należy zapłacić 985 dol. W odpowiedzi firma prześle paczuszkę zawierającą probówkę ze szpatułką, na którą należy pobrać wymaz z jamy ustnej i odesłać do Reykjaviku. Gdy próbka dotrze do laboratorium, informacja o tym pojawi się na witrynie, a po kilku tygodniach można zapoznać się z wynikami.

Osobista genetyka

DeCODEme oferuje stworzenie profilu genetycznego na podstawie analizy ponad miliona znanych odmian w genomie człowieka. W ten sposób powstaje unikatowa genetyczna wizytówka klienta, umożliwiająca określenie ryzyka zachorowania na

17 schorzeń, dla których znane są uwarunkowania genetyczne (oprócz już wspomnianych także otyłość, stwardnienie rozsiane, astma). Lista będzie uzupełniana wraz z kolejnymi odkryciami medycznymi. Na tym jednak nie koniec. Siedząc wygodnie przed komputerem klient deCODEme może na podstawie profilu genetycznego poznać swoich przodków. Reklamówka firmy zachęca także do gier towarzyskich: porównaj swój profil z profilem krewnych lub znajomych, przekonasz się, jak bardzo się różnisz i jak jednocześnie wiele cię z nimi łączy! Im więcej ludzi przyłączy się do gry, tym lepsza zabawa. A dla firmy większe zyski pochodzące nie tyle ze sprzedaży testów, co z eksploracji rosnącej bazy danych, kryjącej wiedzę o nowych metodach diagnostycznych, lekach, terapiach.

Nic dziwnego, że już trzy dni później z podobną ofertą ruszyła znacznie młodsza firma 23andMe, założona przez Lindę Avey i Anne Wojcicki. Wojcicki jest żoną Sergeya Brina, współtwórcy Google. Ten jeden z najbogatszych obecnie ludzi na świecie (jego majątek szacuje się na przeszło 20 mld dol.) wsparł inicjatywę przyszłej żony inwestycją w wysokości 3,9 mln dol. Inni finansiści dołożyli 6,1 mln i dziś, za 999 dol. można zostać klientem 23andMe. Wszystko odbywa się w ten sam sposób jak w deCODEme: konto w witrynie internetowej, korespondencyjne przekazanie próbki, potem eksploracja wyników za pośrednictwem Internetu.

Amy Harmon, dziennikarka "The New York Timesa", miała okazję uczestniczyć w promocyjnym badaniu. W relacji opisuje swą rosnącą fascynację możliwością googlowania w swoim genomie. "Każdego dnia spędzałam godziny na nowych badaniach związków łączących moje DNA z chorobami, wyglądem i zachowaniem. Czasami surfowanie po genomie wywoływało podobny szok poznawczy, jak nieoczekiwane złapanie własnego spojrzenia w lustrze". Amerykańska dziennikarka nie lubiła w dzieciństwie mleka - wszystko jasne, pozbawiona jest bowiem modyfikacji genetycznej niezbędnej do trawienia laktozy. Do dziś nie lubi brukselki, trudno jednak się dziwić, skoro jej profil mówi, że niektóre smaki odczuwa jako bardziej gorzkie.

Pierwsze fragmenty relacji Harmon wywołują uśmiech, dalsza lektura odsłania dramat człowieka, który przekroczył magiczną granicę i niczym Adam w raju sięgnął po owoc poznania. Wie, że nie będzie już w stanie zrezygnować z narcystycznego przyglądania się swojemu genomowi i uzupełniania wiedzy wraz z napływem kolejnych odkryć medycznych. Z drugiej strony boi się, że kolejne informacje nie będą dotyczyć tylko takich spraw jak dziedziczne uwarunkowanie inteligencji, ale mogą odsłonić prawdę bardziej bolesną, np. brzmiące jak wyrok stwierdzenie o wysokim prawdopodobieństwie zachorowania na chorobę Alzheimera.

Wątpliwości i zagrożeń jest znacznie więcej. Co się stanie, gdy profile genetyczne wyciekną i trafią do rąk firm ubezpieczeniowych? Wpadka rządu brytyjskiego z utratą danych 25 mln obywateli jest znamiennym ostrzeżeniem, co może się wydarzyć nawet w dobrze zorganizowanym państwie. Co zrobią ludzie, którzy dowiedzą się, że czyha na nich jedna z nieuleczalnych, uwarunkowanych genetycznie chorób? Czy wystarczy im dla odzyskania spokoju ducha informacja na portalu deCODEme lub 23andMe, że profil genetyczny to nie wyrok, a stan wiedzy medycznej zmienia się szybko i pojawiają się kolejne terapie. Ba, a sprawa znacznie bardziej prozaiczna: co z rodzinami, w których ujawni się prawda, że mąż niekoniecznie jest ojcem. Statystyki mówią, że w oryginalność ojcostwa można wątpić nawet w 10-15 proc. przypadków.

Przekroczyliśmy jednak Rubikon, wkroczyliśmy w epokę bioinformatyki dla mas. Kto dziesięć lat temu, gdy startował Google, mógł przypuszczać, że dziś będziemy googlować samych siebie? Bioinformatyka ma także drugą twarz - ukrytą za ciężkimi drzwiami przemysłowych laboratoriów. Coraz precyzyjniejsza wiedza o tym, jak geny regulują funkcjonowanie żywych organizmów, warta jest każdych pieniędzy. Dzięki niej przemysł biotechnologiczny może bowiem projektować nowe, genetycznie optymalizowane organizmy (w świecie biotechnologii niechętnie używa się dziś pojęcia genetycznie modyfikowany, bo źle się kojarzy).

Oszałamiająca metanomika

W Berlinie znajduje się, należące do niemieckiego koncernu chemicznego BASF, laboratorium o nazwie Metanomics. To jeden z największych systemów bioinformatycznych na świecie, którego celem jest systematyczne tworzenie bazy wiedzy o skutkach manipulacji genetycznych roślin. Wprowadzenie nowego genu lub zablokowanie działania już istniejącego prowadzi do szeregu zmian. Część z nich widać gołym okiem: roślina produkuje więcej biomasy, ma lepsze korzenie, jest bardziej odporna na suszę lub radzi sobie z zasoloną wodą.

Te widoczne efekty modyfikacji wynikają ze zmian wewnętrznych, bo interwencja na poziomie genetycznym wpływa na sposób, w jaki pracują komórkowe fabryki chemiczne. Działający w Metanomics system pozwala na tworzenie niezwykłych profili badanych roślin. Poddany modyfikacji organizm jest automatycznie analizowany pod względem zmian zewnętrznych (chodzi o to, żeby np. zmiany w wielkości biomasy lub rozgałęzienia korzenia można było zamienić na dane liczbowe zrozumiałe dla komputera) i wewnętrznych. Z kolei w wielkim, zautomatyzowanym laboratorium biochemicznym w każdej roślinie badany jest stan tysięcy metabolitów, czyli substancji uczestniczących w funkcjonowaniu organizmu.

Laboratorium pracuje nieustannie, produkując rocznie 100 tys. profili metanomicznych (genetyczno-molekularnych). Uczeni z BASF pracujący nad kolejnymi, ulepszonymi odmianami ryżu, kukurydzy czy soi zyskują dostęp do niezwykłego zasobu wiedzy. Mogą siedząc wygodnie przed komputerem sprawdzać w liczącej w tej chwili już 1,5 mln profili bazie potencjalne skutki swoich interwencji. Wyłączamy gen Z i od razu wyświetla się mapa konsekwencji biochemicznych: część metabolitów produkowana jest z większą intensywnością, obecność innych spada do zera. Jedno kliknięcie i widać zewnętrzne skutki takiej zmiany. Kolejne kliknięcie i uczony dostaje wyselekcjonowaną literaturę naukową i patentową dotyczącą tematu, nad którym pracuje.

To, co mogę zobaczyć w Metanomics, jest tylko zwieńczeniem systemu bioinformatycznego rozwijanego w największej tajemnicy. Naukowcy z BASF mówią szczerze: - Nie publikujemy naszych wyników w czasopismach naukowych, jeśli już, to interesują nas patenty. Systemy automatyki wspomagające badania tworzymy samodzielnie, samodzielnie też stworzyliśmy serce systemu metanomicznego - oprogramowanie do przetwarzania informacji. I dodają z nutą zasłużonej chyba przechwałki: - Każdy może kupić podobny sprzęt, to tylko kwestia pieniędzy. Ale pracując na nim 24 godziny na dobę poznaliśmy go lepiej niż producent, którego inżynierowie jeżdżą do nas uczyć się.

BASF uchylił na chwilę drzwi swego laboratorium, bo chce przekonać opinię publiczną, że dzięki gromadzonej wiedzy tworzone w koncernie nowe, zoptymalizowane organizmy są całkowicie bezpieczne. To jednak, co kryje się za tymi drzwiami, oszałamia. Biolodzy nieustannie rozwijają metody badania organizmów na każdym poziomie analizy, do poziomu genetycznego włącznie. W efekcie powstają coraz większe strumienie danych, które jeszcze 10-15 lat temu byłyby zupełnie bezużyteczne, bo nie istniał sposób ich przetworzenia. Narzędzia informatyczne rozwijają się jednak w jeszcze większym tempie, dzięki czemu można tworzyć takie fabryki wiedzy jak Metanomics. Ba, rozwój technik komputerowych i systematycznie malejący koszt przetwarzania danych powodują, że informacja zapisana w genach (dopiero 50 lat temu dowiedzieliśmy się, jak wygląda gen!) staje się za sprawą takich firm jak deCODE i 23andMe częścią informacji osobistej, która można sobie eksplorować na komputerze osobistym za pośrednictwem Internetu i popularnej przeglądarki.

Mózg in silico

Co dalej? Pod koniec listopada uczeni z Brain Mind Institute z Politechniki w Lozannie współpracujący z IBM w ramach projektu Blue Brain ogłosili, że zakończyli pierwszy etap tworzenia komputerowego modelu mózgu ssaka. Udało im się, jak twierdzą (wyniki nie zostały jeszcze opublikowane w czasopiśmie naukowym) stworzyć model kolumny neuronalnej mózgu szczura. Kolumna neuronalna jest "elementem konstrukcyjnym" kory mózgowej, składa się z 10 tys. neuronów i 30 mln połączeń. Układ symulowany na superkomputerze zachowuje się podobno tak samo jak odpowiednik naturalny. Projekt Blue Brain trwa dwa lata, ale podczas jego realizacji wykorzystano wiedzę uzyskaną w ciągu wcześniejszych 15 lat badań neurofizjologicznych. Kolejne etapy to stworzenie modelu całego mózgu ssaka. Czy uda się odtworzyć w komputerze mózg człowieka? Mimo że skala wyzwania jest ogromna - mózg ludzki zbudowany jest z ok. 100 mld neuronów, to próby na pewno będą podejmowane.

Dziesięć lat temu nikt nie przypuszczał, że będzie mógł grzebać we własnym profilu genetycznym. Czy za kolejnych kilkanaście lat przekroczymy kolejny Rubikon? Czy zyskamy kolejną ofertę usługi dla ludności - możliwość analizowania na ekranie komputera własnych myśli, włącznie z możliwością badania ich biochemicznych i genetycznych źródeł?