Polimorfizmy genetyczne, czyli dlaczego się różnimy

Człowiek, jako gatunek ma konkretne DNA. Skąd więc biorą  się różnice w tym, jacy jesteśmy, jak tolerujemy laktozę czy alkohol, a nawet z jaką skutecznością przyswajamy witaminę D3? Można powiedzieć, że poróżniły nas polimorfizmy… 😉

Polimorfizm pojedynczego nukleotydu (w skrócie SNP, czyli Single Nucleotide Polymorphism) to zjawisko zmienności sekwencji DNA polegającej na zmianie pojedynczego nukleotydu – a dokładniej jednej literki: A, T, C lub G – pomiędzy osobnikami danego gatunku lub drugim, odpowiadającym chromosomem danego osobnika. Potocznie mówiąc, wszystkiemu winne są… literówki! Powstają one głównie w wyniku błędów przy replikacji DNA. Na przykład SNP może zastąpić nukleozyd cytozynę (C) nukleotydem tyminą (T) na pewnym odcinku DNA. Szacuje się, że polimorfizmy pojedynczego nukleotydu stanowią ponad 90% całej zmienności występującego w genomie człowieka. Biorąc pod uwagę fakt, że nukleotydów w ludzki DNA jest około 3 miliardów, to SNP występują nawet co 100-300 nukleotydów. Szacuje się więc, że w ludzkim genomie znajduje się około 10 mln SNP.

Należy podkreślić, że polimorfizm to nie jest pojęcie tożsame z mutacją. Różnicę pomiędzy pojęciami stanowi częstość występowania. W przypadku polimorfizmów genetycznych zmiana jest zbyt częsta, by można było ją określić mianem mutacji.

Zmiany w obrębie zasad azotowych prowadzące do polimorfizmów genetycznych mogą powodować różnice w kodowanych białkach, a dokładniej w kolejności kodowanych aminokwasów w danym białku. W wyniku tego dane białko może utracić swoją funkcję. A wiemy przecież, że białka budują między innymi enzymy, hormony, neuroprzekaźniki, czy receptory. SNP mogą być powodem różnych zaburzeń zdrowotnych, tak więc mogą działać jako markery biologiczne pomagające naukowcom zlokalizować geny związane z chorobą.  Polimorfizmy mogą też zmieniać odpowiedź organizmu na różne substancje, jak suplementy czy leki, ale też na przykład na kofeinę, alkohol czy poszczególne składniki pokarmowe, jak tłuszcze.  Często warunkują również podatność na zaburzenia depresyjne czy czynniki środowiskowe, takie jak toksyny. Warto podkreślić jednak, że SNP mogą, ale wcale nie muszą warunkować zmiany w sekwencji aminokwasowej białka. Faktem jest, że duża część SNP nie ma wpływu na zdrowie ani rozwój człowieka.

Polimorfizmy w materiale genetycznym są określane zarówno w sekwencjach kodujących danego genu, ale też w regionach niekodujących czy regionach międzygenowych. Gdy SNP występują w obrębie genu lub w regionie regulacyjnym w pobliżu genu, mogą odgrywać bardziej bezpośrednią rolę w chorobie, wpływając na funkcję genu.

W przypadku wstępowania polimorfizmów genetycznych mówimy o różnych wariantach genetycznych.  Zmiany te mogą być unikalne lub występować u wielu osób jednocześnie. Obserwuje się powtarzalność SNP w obrębie różnych geograficznie bądź etycznie populacji. Od zmian widocznych, jak kolor skóry – po te odczuwalne, jak brak enzymu laktazy warunkującego nietolerancję laktozy czy gorsze metabolizowanie alkoholu. Przykładem jest podatność na działanie alkoholu etylowego wśród rasy azjatyckiej, związana z różnicą w budowie enzymu dehydrogenazy alkoholowej. SNP można również wykorzystać do śledzenia dziedziczenia genów chorobowych w rodzinach.

Aktualnie na rynku zarówno zagranicznym, jak i polskim, są już firmy oferujące analizy genetyczne, w wyniku których możemy poznać swoje SNP. Dzięki temu jesteśmy w stanie określić swoje predyspozycje genetyczne i wziąć je pod uwagę w kontekście personalizacji diety, suplementacji czy aktywności fizycznej. Informacja o predyspozycjach genetycznych może pomóc w personalizacji profilaktyki zdrowotnej. Wiedząc o swoich potencjalnych zaburzeniach zdrowotnych w danym obszarze możemy odpowiednio wcześnie rozpocząć regularne badania z naciskiem na dany obszar. A wiemy już, że wcześnie wykryte zaburzenia często rokują dużo lepiej. Informacje o polimorfizmach genetycznych to również potężna dawka wiedzy dla lekarzy, którzy w coraz to większym zakresie wiedzę o SNP mogą wykorzystać jako narzędzie umożliwiające dobór terapii celowanej. Zwłaszcza dużą nadzieję przypisuje się tu w przypadku chorób nowotworowych, psychicznych czy kardiologiczych.

Należy pamiętać, że informacja o polimorfizmach genetycznych to wciąż jeden z elementów układanki. Mając informacje o SNP, mamy już pewien obraz człowieka – ale do jego dopełnienia potrzebujemy aktualnych badań (krwi, moczu) oraz wywiadu z daną osobą. Bowiem predyspozycje genetyczne to wciąż PREDYSPOZYCJE. Nie w każdym przypadku dojdzie do ekspresji danych genów. Przykładowo: szacuje się, że większość z nas ma jakieś zmiany genetyczne, które potencjalnie mogą być uznane za zwiększające ryzyko nowotworu. Czy w takim razie każda z tych osób zachoruje? Prawdopodobnie nie. W grę wchodzą tu czynniki zewnętrzne, czyli tak zwana epigenetyka oraz rodzaj danej zmiany w genomie (są bowiem bardziej i mniej znaczące zmiany w kontekście danej predyspozycji). W środowisku genetycznym krąży powiedzenie, że o ile geny „ładują pistolet”, to czynniki środowiskowe „pociągają za spust”.  Porównanie to pokazuje, jak istotną rolę w manifestacji genów odgrywają czynniki epigenetycze. Czy zatem powinniśmy się ograniczyć tylko do dbania o dietę, ruch, ograniczenie stresu i kontakt z naturą – a nie wykonywać już testów DNA? Nie, ponieważ tak jak wyżej wspomniałam, informacja o polimorfizmach może często pomóc w personalizacji diety czy chociażby suplementacji witaminą D3, co skraca naszą drogę poszukiwania optymalnego rozwiązania dla zdrowia. Dawki leków czy suplementów zazwyczaj określane są dla ogółu populacji. A wiemy, że wśród tej populacji będą osoby, które metabolizują dany lek szybciej bądź wolniej. I wtedy jedna z nich może spodziewać się efektów ubocznych od teoretycznie zbyt dużej dawki (jeśli metabolizuje wolniej niż średnia populacyjna), przy czym druga przy tej samej dawce nie odczuje działania (ponieważ metabolizuje dużo szybciej i powinna być może zostać zwiększona dawka dla tej osoby). Oczywiście takie decyzje powinien podejmować zawsze lekarz, który poza informacją o SNP weźmie pod uwagę inne, dodatkowe czynniki.

Wybierając firmę wykonującą analizy DNA warto wybrać taką, która korzysta ze sprawdzonych i uznanych metod gentotypowania, aby nie mieć wątpliwości co do jakości przeprowadzonego badania.  Największa na świecie firma oferująca tego typu usługę, 23andMe wykorzystują technologię mikromacierzy firmy Illumina. Na polskim rynku z tej samej metody korzysta firma OGEN.

Kolejną kwestią, na jaką warto zwrócić uwagę, to ilość danych, jaką otrzymamy po wykonaniu analizy. Część z firm oferuje jedynie raport genetyczny, w którym SNP zostały opisane w formie informacji na temat predyspozycji genetycznych. Inne firmy podają jedynie tak zwane dane surowe, czyli plik danych z informacją na temat SNP – numer referencyjny polimorfizmu (np. rs1234), wariant genu i miejsce na chromosomie. Jednakże osoba bez umiejętności czytania badań naukowych (a przede wszystkim bez umiejętności weryfikacji przeprowadzonych badań) może wyciągnąć błędne wnioski. Co prawda istnieją już strony internetowe, które umożliwiają wyszukanie danych na temat konkretnych „snipów”.  Ta strona to snpedia.com. Wpisując w wyszukiwarkę numer referencyjny danego polimorfizmu – dostajemy w odpowiedzi informacje na temat potencjalnych skutków w organizmie w wyniku tej zmiany wraz z cytatami recenzowanych publikacji naukowych i odnośnikami do tych publikacji. Wciąż jednak wymaga to czasu i pewnej wiedzy z zakresu genetyki i medycyny, aby wyciągnąć słuszne wnioski. Są firmy, które zarówno przedstawiają część wyników w formie raportu genetycznego, a resztę wysyłają w postaci danych surowych. W ten sposób można otrzymać nawet 600 000 danych surowych (czyli danych o SNP) oraz nawet około 200 SNP opisanych w postaci raportu genetycznego. Jest to duża dawka informacji o nas samych, a przy okazji nieocenione narzędzie do pracy dla specjalistów z zakresu medycyny i dietetyki.

 

 

Źródła:

NIH, What are Single Nucleotide Polymorphism (SNPs)? Genetics Home Reference, https://ghr.nlm.nih.gov/primer/genomicresearch/snp (dostęp: 30.04)

Małgorzata Marcinkowska Piotr Kozłowski, Wpływ polimormizmu liczby kopii na zmienność fenotypową człowieka, Postępy Biochemii 57 (3) 2011

T.A. Brown, Genomy, PWN, Warszawa 2009

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *