Istraživači su otkrili prvu kompletnu sekvencu ljudskog Y hromozoma, koji je jedan od dva polna hromozoma – X hromozom je drugi – i obično se prenosi sa muškog roditelja na muško potomstvo. To je poslednji od 24 hromozoma koji je sekvencionisan.

Geni Y hromozoma pomažu u upravljanju ključnim reproduktivnim funkcijama uključujući proizvodnju sperme, koja se naziva i spermatogeneza, i čak su uključeni u procenu rizika i ozbiljnosti malignih oboljenja. Ali, do sada se pokazalo da je ovaj hromozom teško dešifrovati zbog njegove izuzetno složene strukture.

Y hromozom je poslednji hromozom u celom ljudskom genomu koji je sekvencionisan

„Za ovo možemo da zahvalimo novim tehnologijama sekvenciranja i proračunskim metodama“, rekao je Arang Rhie, naučnik u američkom Nacionalnom institutu za istraživanje ljudskog genoma i vodeći autor istraživačkog rada koji detaljno opisuje dostignuća.

„Konačno imamo prvi kompletan prikaz genetskog koda Y hromozoma, jer je otkriveno više od 50% dužine hromozoma koja je ranije nedostajala na našim mapama genoma“, rekao je profesor biomolekularnog inženjeringa Univerziteta Kalifornije u Santa Kruzu (UCSC) Karen Miga, jedna od liderki konzorcijuma Telomere-to-Telomere koji stoji iza istraživanja.

Kompletna sekvenca X hromozoma objavljena je 2020. Ali do sada je sekvencionisani deo Y hromozoma ljudskog genoma sadržavao velike praznine.

„Ovo je posebno važno jer je Y hromozom tradicionalno isključen iz mnogih studija ljudskih bolesti“, rekla je genomičarka UCSC i koautorka studije Monika Čehova.

Y hromozom je najmanji i najbrže evoluirajući hromozom u ljudskom genomu, a takođe i se i najviše pojavljuje u ćelijama, što znači da njegova DNK sadrži delove DNK koji se ponavljaju mnogo puta

Rad je otkrio karakteristike medicinski relevantnih regiona Y hromozoma, uključujući deo DNK molekula koji nosi genetske informacije za razvoj i funkcionisanje organizma i koji sadrži nekoliko gena uključenih u proizvodnju sperme. Novo potpunije razumevanje gena Y hromozoma obećava praktičnu primenu, uključujući istraživanja vezana za plodnost, prema istraživačima.

„Mnogi od ovih gena su važni za plodnost i reprodukciju, a posebno za spermatogenezu, tako da bi mogućnost katalogizacije normalnih varijacija, kao i situacija kada se, na primer, pojavi azoospermija (odsustvo sperme u spermi), mogla biti od pomoći za IVF (u vitro oplodnje), kao i dalje istraživanje aktivnosti ovih gena“, rekla je Čehova.

Pored identifikacije nekih dodatnih gena, istraživači su otkrili da je neki DNK iz hromozoma u prethodnim studijama pogrešno pripisivan bakterijama.

Prvi prikaz ljudskog genoma predstavljen je 2003. godine. Prvi kompletan ljudski genom, ali sa delimičnim Y hromozomom, objavljen je prošle godine. U maju su istraživači objavili novu verziju genoma koja je poboljšana u odnosu na prethodnu, uključivanjem bogate raznolikosti ljudi, kako bi bolje odražavala globalnu populaciju od 8 milijardi.

Potpuno sekvenciranje Y hromozoma doprinosi tome.

„Sada imamo recept kako da u potpunosti sastavimo Y hromozom, koji, iako je u ovom trenutku skup, može da se primeni u u personalizovanoj genomici u budućnosti“, rekla je Čehova.

Izvor: Reuters

Nutrigenetski testovi imaju ogroman potencijal da transformišu način na koji lekari pristupaju planiranju ishrane svojih pacijenata. Umesto „jedna veličina odgovara svima“ pristupa u ishrani, nutrigenomika omogućava prilagođavanje ishrane na osnovu individualnih genetskih karakteristika svakog pacijenta. Kroz analizu genetskog materijala, lekari mogu saznati kako telo pacijenta metabolizuje hranu, kako određeni nutrijenti utiču na funkcije organizma i kako određeni genetski faktori mogu povećati rizik od određenih bolesti.

Postoje određeni pacijenti koji bi mogli da imaju najviše koristi od testiranja za nutrigenomiku:

Pacijenti sa hroničnim zdravstvenim problemima

Osobe koje pate od hroničnih stanja kao što su dijabetes, srčane bolesti, gojaznost ili autoimune bolesti mogu imati koristi od nutrigenomičkog testiranja. Analiza gena omogućava bolje razumevanje uzroka ovih stanja i identifikaciju specifičnih nutricionih potreba pacijenata kako bi se unapredila njihova terapija i smanjio rizik od komplikacija.

Osobe koje teško kontrolišu telesnu težinu

Za neke osobe, mršavljenje može biti izuzetno izazovan proces. Nutrigenomika može otkriti genetske faktore koji utiču na metabolički odgovor na određene dijete i vežbe, pružajući personalizovane smernice kako bi se olakšalo gubljenje težine.

Trudnice i žene koje planiraju trudnoću

Trudnice imaju specifične potrebe za određenim nutrijentima kako bi podržale zdrav razvoj bebe. Nutrigenomika može pomoći u identifikaciji genetskih varijacija koje utiču na apsorpciju i metabolizam ključnih nutrijenata, što može voditi do pravilnog planiranja ishrane za trudnicu i njen plod.

Osobe sa intolerancijama na hranu

Nutrigenomika može pomoći u identifikaciji genetskih varijacija koje su povezane sa intolerancijom na određene namirnice ili nutrijente. To omogućava lekarima da personalizuju dijetu za pacijente sa ciljem smanjenja simptoma i poboljšanja njihovog opšteg stanja.

Osobe koje žele da unaprede svoje zdravlje

Nutrigenomika nije samo za osobe sa postojećim zdravstvenim problemima. Ona može pomoći svima koji žele da unaprede svoje zdravlje, prevencijom bolesti pre nego što se one pojave. Identifikacija genetskih faktora može uputiti na specifične korake koje pacijenti mogu preduzeti kako bi postigli optimalno zdravlje.

Testiranje za nutrigenomiku pruža lekarima dragocene informacije o genetskim karakteristikama njihovih pacijenata i omogućava personalizovan pristup u planiranju ishrane. Pacijenti sa hroničnim zdravstvenim problemima, težinom koju teško kontrolišu, trudnice, osobe sa intolerancijama na hranu i oni koji žele unaprediti svoje zdravlje mogu najviše imati koristi od ovog tipa testiranja. Kroz nutrigenomiku, lekari mogu ostvariti veće mogućnosti za postizanje optimalnog zdravlja i blagostanja za svoje pacijente.

Koji sve geni utiču na nutrigenomički profil pojedinca?

Ovo je lista nekih od najznačajnijih i najistraženijih gena koji igraju ključnu ulogu u utvrđivanju kako organizam reaguje na ishranu uključuju:

• FTO gen: Ovaj gen je povezan sa sklonošću ka gojaznosti i reguliše apetit i osećaj sitosti. Različite varijante ovog gena mogu uticati na to kako telo reguliše telesnu težinu i kako reaguje na određene tipove hrane, što može biti značajno za osobe koje žele da kontrolišu telesnu težinu.
• PPARG gen: Ovaj gen je povezan sa regulacijom lipida i insulinskom osetljivošću. Određene varijante ovog gena mogu povećati rizik od dijabetesa tipa 2 i uticati na kako telo koristi i skladišti masti iz ishrane.
• APOE gen: Ovaj gen je povezan sa metabolizmom holesterola i rizikom od kardiovaskularnih bolesti. Njegove varijante mogu uticati na odgovor na unos masti u ishrani, posebno zasićenih masti.
• MTHFR gen: Ovaj gen igra ključnu ulogu u metabolizmu folata i utiče na proces metilacije u organizmu. Određene varijante ovog gena mogu uticati na apsorpciju i metabolizam folata iz hrane.
• TCF7L2 gen: Ovaj gen je povezan sa rizikom od dijabetesa tipa 2 i igra ulogu u regulaciji nivoa šećera u krvi nakon unosa ugljenih hidrata.
• GSTT1 i GSTM1 geni: Ovi geni kodiraju enzime koji igraju ključnu ulogu u detoksikaciji organizma. Njihove varijante mogu uticati na sposobnost organizma da se oslobodi određenih toksina iz hrane i okoline.

Važno je razumeti da ovi geni nisu jedini faktori koji utiču na nutrigenomski profil pacijenata. Ishrana, stil života, okruženje i druge individualne razlike takođe igraju značajnu ulogu u tome kako telo reaguje na hranu. Nutrigenomika je uzbudljivo polje koje nastavlja da se razvija, a dalja istraživanja će doprineti razumevanju složenih interakcija između gena i ishrane.

Napredak u sekvenciranju genoma, tehnologijama precizne medicine i personalizovanih terapija otvara vrata za individualizovan pristup lečenju, poboljšavajući zdravstvene ishode pacijenata. U ovom članku ćemo pružiti pregled najnovijih dostignuća i perspektiva u genomskoj medicini.

Sekvenciranje genoma

Jedan od ključnih temelja genomske medicine je sekvenciranje genoma, proces mapiranja i analize celokupnog genetskog materijala jedne osobe. Tehnološki napredak doveo je do značajnog smanjenja troškova sekvenciranja genoma, čineći ga pristupačnijim i dostupnijim.

Ovaj poduhvat omogućava lekarima detaljan uvid u pacijentov genetski kod, otkrivanje genetskih varijacija koje mogu biti povezane s bolešću i pružanje personalizovanih terapijskih pristupa.

Precizna medicina

Precizna medicina se zasniva na razumevanju individualnih genetskih varijacija kako bi se bolje razumeli uzroci bolesti i pružila prilagođena terapija. Analiza genoma omogućava identifikaciju genskih markera koji mogu ukazivati na predispoziciju za određene bolesti ili odgovor na određene terapije. Na primer, identifikacija mutacija u genima BRCA1 i BRCA2 može pomoći u proceni rizika od naslednog karcinoma dojke i jajnika, omogućavajući preventivne mere ili rano otkrivanje.

Personalizovane terapije

Genomska medicina omogućava razvoj personalizovanih terapija, prilagođenih specifičnim genetskim karakteristikama pacijenta. Identifikacija genskih markera omogućava lekarima da odaberu terapije koje su najverovatnije efikasne za pojedinca, minimizirajući probavne efekte i neželjene reakcije na lekove. Na primer, lekovi kao što su trastuzumab i imatinib su ciljane terapije koje deluju na specifične genske varijacije povezane sa karcinomima dojke i leukemijom, pružajući veću efikasnost i smanjujući nuspojave.

Istraživanje genoma

Genomska medicina omogućava masovno prikupljanje genetskih podataka, otvarajući nove mogućnosti za medicinska istraživanja. Analiza velikih genoma baza podataka pomaže identifikaciju novih genskih markera, razumevanje složenih mehanizama bolesti i razvoj novih terapeutskih ciljeva. Ova vrsta istraživanja ključna je za razvoj inovativnih lekova i terapija.

Perspektive genomske medicine

Genomska medicina ima širok spektar potencijalnih primena u različitim granama medicine. Može se primeniti u oblastima kao što su onkologija, kardiologija, neurologija, farmakologija i mnoge druge. Personalizovani pristup lečenju pomaže u optimizaciji terapija, smanjenju troškova zdravstvene nege i poboljšanju ishoda pacijenata.

Ipak, postoji nekoliko izazova koji treba razmotriti. Zahteva se obimna infrastruktura i stručnost u analizi genoma, kao i postupci zaštite privatnosti i etička pitanja vezana za upotrebu genetskih informacija. Međutim, kontinuirani tehnološki napredak i regulatorni okviri omogućavaju dalji razvoj genomske medicine.

Genomska medicina donosi obećavajuću budućnost u medicinsku praksu.

Sekvenciranje genoma, precizna medicina i personalizovane terapije menjaju način na koji se pristupa dijagnostici i lečenju bolesti.

Istovremeno, genomska medicina otvara vrata za inovativna istraživanja i razvoj novih terapija. Uz sve izazove i etičke prepreke, genomska medicina nastavlja da napreduje i postaje ključni deo medicine 21. veka, obećavajući bolje zdravstvene rezultate za sve pacijente.

Priča o Mili

Početkom 2017. godine, neurolog u Bostonskoj dečjoj bolnici po imenu Timoti Ju počeo je da radi na najambicioznijem projektu u svom životu: da dizajnira i sintetiše eksperimentalni lek za dete na samrti, u roku od samo nekoliko meseci.

Nekoliko nedelja ranije, Juu je prosleđena očajnička molba koju je na Fejsbuku uputila žena po imenu Julia Vitarello. Njenoj ćerki Mili, koja je tada imala samo pet godina, dijagnostikovana je Batenova bolest: redak, ali razarajući neurodegenerativni poremećaj koji kombinuje simptome Parkinsonove bolesti, demencije i epilepsije. Što je još gore, Milin oblik Batenove bolesti bio je vođen jedinstvenom mutacijom gena, što znači da nijedna postojeća eksperimentalna terapija neće funkcionisati.

Umesto da prihvati sudbinu svoje ćerke, Vitarelo je postala aktivistkinja i osnovala fondaciju u ime svoje ćerke. Prikupila je više od 3 miliona dolara (2,4 miliona funti) sa ciljem finansiranja nove genske terapije. To ju je na kraju dovelo do Jua.

Nakon sekvenciranja Milinog genoma da bi se identifikovala odgovorna mutacija, Ju je predložio razvoj leka nazvanog „antisense oligonukleotid“. Ovaj relativno novi pristup lečenju nedavno je korišćen za kreiranje terapije za još jednu retku bolest zvanu spinalna mišićna atrofija. Antisens oligonukleotidi rade tako što se vezuju za molekule koje proizvodi mutirana DNK, ispravljajući njihovo ponašanje. Ali u ovom slučaju bi bilo drugačije. Iu bi stvorio personalizovani antisens oligonukleotid dizajniran isključivo za Milu.

U to vreme to je bila najbrža vremenska linija razvoja leka ikada pokušana: sinteza novih lekova obično traje godinama, a ne mesecima. Ali do zime 2017. lek, nazvan „milasen“, bio je spreman.

„Nisam nameravala da moja ćerka bude prva koja će dobiti personalizovani lek“, kaže Vitarelo, govoreći za BBC iz svog doma u Koloradu, SAD. „Nadala sam se da ćemo moći da pronađemo mutaciju koja je izazvala njenu bolest, ali onda je milasen, lek koji je Tim Ju razvio za Milu, pokazao šta je moguće. Imamo mogućnost da pronađemo osnovni genetski uzrok bolesti, a zatim ciljamo na droga za to, čak i ako je jedinstvena samo za jednu osobu. Tek nakon što je Mila počela da prima lek, počela sam da razumem koliko je to velika stvar.“

Tokom naredne četiri godine, tretman je pomogao da se zaustavi napredovanje Milinog stanja i poboljšao njen kvalitet života. „Njene noge su ojačale da bi uz moju pomoć mogla da se popne uz stepenice“, kaže Vitarelo. „Smejala se i smešila smešnim stvarima u knjigama i pesmama. Ona je mislila da je kijanje jako smešno.“

Nažalost, došlo je prekasno. Bolest se, već u poodmakloj fazi, na kraju vratila. Mila je umrla 11. februara 2021, sa samo 10 godina.

Njena majka se još uvek bori sa gubitkom. „Šta da je počela da prima lek dva meseca ranije kada je još imala reči i nije imala napade. Šta da ga je dobila dve godine ranije ili od rođenja? Imam dane koji su zaista teški. Dođe neočekivano , u talasima.“

Milino nasleđe i dalje traje

Dve godine kasnije, Milina priča je počela da stvara sopstveno nasleđe. Njena majka u to vreme to nije znala, ali razvoj milasena pratili su genetičari širom sveta. Oni su to videli kao značajan slučaj kako se personalizovana medicina vođena genomom može koristiti za borbu protiv retkih bolesti. „Ova priča je zaista moćan primer onoga što je moguće“, kaže Ričard Skot, glavni medicinski službenik u Genomics England, koju vodi britansko odeljenje zdravlja, i konsultant u bolnici Great Ormond Street u Londonu.

Milina priča ilustruje mogućnosti personalizovane medicine, ali i njena ograničenja. U teoriji, terapije usmerene na genetski sastav osobe treba da budu efikasnije i imaju manje neželjenih efekata. Ali u praksi, personalizovana medicina je često nestalna i skupa, a često postoje i jednostavnija rešenja. Takođe zahteva od ljudi da veruju vladama i kompanijama sa njihovim genomskim podacima, dok je regulatorno okruženje oko lekova loše opremljeno da se nosi sa terapijama koje su dizajnirane samo za jednu osobu. Dobijanje podataka o bezbednosti i efikasnosti potrebnih za regulatorno odobrenje obično zahteva klinička ispitivanja koja uključuju stotine, ako ne i hiljade ljudi.

Ipak, istraživači i dalje pokušavaju – i sada se čini da bi moglo doći do stvarnog napretka.

Skrining zdravih beba na genetske bolesti

Tokom ove godine, 100.000 zdravih beba u Velikoj Britaniji će imati sekvencionisan ceo DNK, u okviru značajnog ispitivanja koje je kreirala Genomics England pod nazivom Program za novorođene genome. Cilj je da se otkrije 200 retkih, ali izlečivih genetskih bolesti: veliki napredak u testu krvi iz uboda pete koji se trenutno nudi novorođenčadi, a koji proverava samo devet. To bi trebalo da omogući pogođenim porodicama da dobiju brzu dijagnozu. Tretmani, koji mogu da variraju od lekova do posebnih dijeta, tada bi mogli početi odmah po rođenju. U Njujorku je sličan projekat već u toku, skrining beba na oko 160-260 bolesti u zavisnosti od želje njihovih roditelja.

200 bolesti su pojedinačno retke, ali zajedno utiču na čak jedno od 200 dece, kaže Skot. „Iako su ovo uslovi za koje mnogi ljudi nisu čuli, uticaj na te pojedinačne porodice je ogroman.“

Ova vrsta genomskog nadzora se dešava ruku pod ruku sa napretkom u uređivanju gena i drugim novim opcijama lečenja, poboljšavajući izglede za izlečenje svih vrsta genetskih bolesti. Nedavno je američka administracija za hranu i lekove odobrila prvu gensku terapiju za hemofiliju B, dok klinička ispitivanja istražuju upotrebu Crispr gena za uređivanje bolesti srpastih ćelija.

Kako ove tehnologije budu napredovale, biće sve više moguće ponuditi personalizovane tretmane za decu sa retkim bolestima. Postoji najmanje 7.000 retkih bolesti uzrokovanih jednom mutacijom gena, od kojih se većina razvija u ranom detinjstvu. Otuda Skot predviđa mnogo više skrininga novorođenčadi. „Sa tempom promena i znanjem, očekujem da će se u narednih 10 godina broj retkih stanja u kojima možemo biti zaista sigurni da postoji značajna intervencija značajno promeniti“, kaže on.