Vracel jsem se do Prahy lokálkou. Stein zřejmě svůj pokus nedomyslil. Triumf D-ové byl právě v tom, že byla jediná. Genialita je právě v tom, že je nezvyklá. Ojedinělá. Kdyby všichni byli geniální, tak se bude tím slovem brzy označovat něco docela jiného. Kdybychom si všichni mohli objednat vlastnosti svých dětí, byl by brzy svět plný konfekčních zjevů, jakoby ušitých v jedné továrně, kde společnou míru určuje okamžitá móda, lidi by se zjednodušili jako hmyz. Kdyby byla každá žena krásná, brzy bychom se ohlíželi po těch ošklivých, kdyby byl každý muž geniální matematik, brzy by se nikdo nestaral o matematiku. Pochopil jsem, proč si Stein svůj vynález nechal pro sebe. [1]
Josef Nesvadba ve své sci-fi povídce "Chemický vzorec osudu" vykresluje vizi genetických manipulací, jimiž lze získat záměrné změny dědičnosti a vyprojektovat vlastnosti člověka. Dnes možná stojíme na prahu této ještě nedávno fantastické vize.
26. června 2000 dva nezávisle na sobě pracující vědecké týmy ze Spojených států a z Velké Británie oznámily dokončení mapování lidského genomu. Tento vědecký mezník je přirovnáván k objevu štěpení atomu ve fyzice nebo k chůzi člověka po povrchu Měsíce.
Projekt mapování genetického kódu člověka (the Human Genome Project) začal před více než deseti lety. Dr. Michael Dexter, ředitel nadace Wellcome Trust, která financovala britskou část projektu lidského genomu, na tiskové konferenci v Londýně uvedl, že tento úspěch ovlivní nejen naše životy ale historii celého lidstva.
Americký prezident Bill Clinton a ministerský předseda Tony Blair na tiskové konferenci v Bílém domě uvedli, že pokrok, jehož výzkumníci dosáhli, ohlašuje nové období lékařských objevů. Genomika zahájí revoluci v diagnóze, prevenci a léčbě většiny, pokud ne všech, lidských nemocí.
Tony Blair, spojený satelitním kanálem z Londýna do Bílého domu, uvedl, že projekt lidského genomu je prvním velkým technologickým triumfem 21. století.
Oba představitelé dále zdůraznili potřebu používat tyto informace rozumně a zajistit jejich další rozvoj mezinárodní spoluprácí. Lékařský prospěch genomiky musí sloužit k prospěchu všech a nikoliv několika privilegovaných lidí. Genové informace nesmí být nikdy použity k diskriminaci skupin nebo jednotlivců.
Americký prezident Bill Clinton dále uvedl, že jestliže tento projekt něco dokazuje, pak to, že nejdůležitějším faktem života na naší Zemi je naše společná humanita.
Ředitel Národního ústavu pro výzkum lidského genomu (the National Human Genome Research Institute) dr. Francis Collins se nemohl ubránit určitému sentimentu, když uvedl, že teprve historikové posoudí tento klíčový moment. Mimo jiné uvedl, že další výzkum bude mít v řadě aspektů blíže k fyzikálním a technickým vědám než ke klasické biologii. [I1]
J. Craig Venter, ředitel soukromé společnosti Celera Genomics Inc. vyjádřil přesvědčení, že tyto základní znalosti o světě budou mít dopad na boj proti chorobám a na pochopení našeho místa v biologickém světě.
Oba vědci vyzdvihli vysokou úroveň mezinárodní spolupráce, která přispěla k dosažení tohoto významného úspěchu.
Mapa lidského genetického materiálu pomůže objasnit různé biologické funkce v organismu a jeho náchylnost k onemocnění jako je rakovina nebo diabetes. Genové mapování probíhá ve třech oddělených krocích: sekvencování (určování pořadí bází v DNA), sestavování a popis funkce genů.
Sekvenční fáze spočívá v určení asi 3,5 miliardy purinových a pyrimidinových bází DNA (adenin, cytosin, guanin a thymin) ve všech genech. Fáze sestavování spočívá v sestavení bází do správného pořadí, aby bylo možno určit kódované aminokyseliny a řídící znaky každého genu.
J. Craig Venter uvedl, že společnost Celera Genomics Inc. provedla sekvencování 99 procent lidského genomu a sestavila 3,12 miliardy bází genetického kódu. Nejobtížnější fáze ale zůstává ještě před výzkumníky.
Posledním krokem je popis genetického kódu, kdy vědci musí identifikovat každý gen a jeho funkce. Díky tomu se podaří nalézt genetické variace, které jsou možnou příčinou většiny chorob.
Vědci očekávají, že tento poslední krok bude dokončen během několika následujících let. Lékaři budou brzy schopni studovat genetický profil pacientů, určit jejich náchylnost vůči různým chorobám a zvolit vhodnou strategii pro boj s nimi.
Dr. Francis Collins uvedl, že nyní budeme svědky rychlého rozšiřování řady objevů z oblasti genetiky, které přispějí k léčení onemocnění od diabetu, přes onemocnění srdce a krevní tlak až ke schizofrenii nebo k roztroušené skleróze. Projekt lidského genomu představuje mocný nástroj, který umožní dokončit výzkumy, v nichž dosud bylo obtížné určit genetické příčiny biologických procesů.
Nové léčebné metody, vycházející z genetické mapy pacienta, budou využívat individuálně připravené léky, nižší dávky těchto léků a léky se slabšími alergickými reakcemi.
V prosinci 1998 společnost Advanced Cell Technology, Inc. [X5] oznámila úspěšný vývoj metody pro produkci primitivních lidských embryonálních kmenových buněk pomocí technologie přenosu jádra (klonování). Metoda je založena na spojení lidské somatické buňky s vaječnou buňkou hovězího dobytka, z níž bylo odstraněno jádro. Metoda umožňuje neomezenou produkci lidských kmenových buněk pro medicínu transplantací orgánů. [N1]
Ve spojení se znalostí lidského genomu bude možné provést nezbytné opravy poškozených buněk, vyjmutých z nemocného orgánu, a jejich následné klonování do orgánu nového. Takto bude možno nahrazovat části lidského organismu. Také bude možno zabránit dědičným onemocněním nebo defektům ještě před tím, než se dítě narodí. Výzkumníci a lékaři očekávají, že bude možno úspěšně léčit některá dosud nevyléčitelná onemocnění.
Společnost Celera Genomics, Inc. při mapování lidského genomu použila dvě nezávislé metody. První metoda "Whole Genome Shotgun Assembly" spočívala v popisu posloupnosti dat z molekul DNA pěti osob. Lidský genom byl popsán pomocí 26,4 miliónu sekvencí párů o délce 550 bází pro celkem 14,5 miliardy sekvencovaných párů bází. Takto bylo popsáno více než 99 procent genomu. Zmíněná metoda využívala sekvencování z obou konců dvoupramenné molekuly DNA a byla klíčovým nástrojem pro sestavení lidského genomu.
Společnost Celera Genomics díky své strategii vytvořila záznamy párovaných sekvencí, které pokrývají lidský genom, celkem 35,6 krát. Tohoto neuvěřitelného pokrytí bylo dosaženo použitím nového systému pro izolaci fragmentů DNA pro sekvencování, který vyvinuli dva vědci společnosti Celera, Hamilton Smith a Robert Holt. Nový systém umožnil získat dostatečně dlouhé segmenty pro sekvencování, odvozené z pramenů DNA o délce 50 000 znaků. Tyto dlouhé segmenty poskytují téměř 50 procent pokrytí párovaných sekvencí a zaručují dostatečně přesné řazení těchto segmentů. Navíc společnost Celera Genomics využila data z veřejné databáze GenBank. Aby se zabránilo jakýmkoliv odchylkám při srovnávání sestavované mapy genomu a informací získaných z databáze GenBank, společnost Celera rozdělila veškerá data na 13,6 miliónů segmentů po 550 párech bází z celkového počtu 7,48 miliardy párů bází. Tato data vytvořila potřebnou redundanci.
Výpočet, který provedl 500 miliónů biliónů porovnání dvojic bází, vyžadoval více než 20 000 hodin procesoru superpočítače společnosti Celera Genomics. Vědci věří, že šlo o dosud vůbec největší "biologický" výpočet v historii lidstva.
Druhá metoda, "Regional Assembler", byla použita pro křížové ověření výsledků z metody "Whole Genome Shotgun Assembly". Společnost Celera Genomics zde použila data bakteriálních umělých chromozomů z databáze GenBank, setříděná do daných oblastí podle chromozomů. Výzkumníci umístili svá data do identifikovaných regionů a poté tyto regiony sestavili do správného pořadí. Výsledkem tohoto sestavování jsou segmenty sekvencí, označované jako "lešení", které tvoří všech 24 lidských chromozomů. Většina genomu je pokryta posloupností "lešení" o velikosti miliónu dvojic bází nebo větší.
Projekt sekvencování lidského genomu společnost Celera Genomics zahájila 8. září 1999. Vědci využili metodu "Whole Genome Shotgun Assembly", kterou vytvořili vědci v Institutu pro výzkum genomů TIGR (the Institute for Genomic Research) [X6] v roce 1995. Tato metoda vychází z náhodné fragmentace lidských chromozomů na milióny částí o délce od 2000 do 10000 párů. Tyto fragmenty chromozomů jsou pak vloženy do plasmidového vektoru (nosiče), uměle vytvořeného chromozomu. Vektory jsou molekuly DNA, které pocházejí z virů, bakterií a kvasinek. Vektory jsou pak rozšířeny v bakterii Escherichia coli, aby se vytvořily milióny kopií těchto fragmentů. Vědci Celera Genomics provedli sekvencování obou konců těchto fragmentů. Milióny sekvencí představují asi miliardy znaků genetického kódu. Tyto sekvence jsou pak složeny do správného pořadí použitím vlastních algoritmů genomů a pomocí výkonných počítačů společnosti Celera Genomics.
Projekt sekvencování lidského genomu byl financován vládami a nadací Wellcome Trust. Tento projekt vycházel ze sekvencování velkých segmentů lidské DNA v bakteriálních umělých chromozomech použitím určité variace metody "Whole Genome Shotgun Assembly". Touto metodou bylo sekvencováno asi 30000 klonů umělých chromozomů a jejich správné pořadí tvoří všech 23 chromozomů. Tyto sekvence DNA představují většinu párů bází lidské DNA, ale jsou většinou neuspořádané. Kombinací dat o celém genomu s jednotlivými klony bakteriálních umělých chromozomů se podařilo rekonstruovat správnou sekvenci bází v genomu. Výzkumníci společnosti Celera Genomics různými algoritmy nezávisle na sobě sestavily celý lidský genom. Komplementární metody sekvencování a skládání výrazně zkrátily čas pro dokončení celého projektu.
Společnost Celera Genomics se přísně držela protokolu IRB (Institutional Review Board), který určoval, aby pro výzkum lidského genomu bylo vybráno 30 lidí. Výběr byl proveden pomocí nabídek, zpráv v tisku a dalších aktivit, aby se zajistila etnická rozrůzněnost. Dárci lidského genomu byly muži a ženy z různých uzavřených etnických skupin.
Společnost Celera Genomics velmi rychle provedla sekvencování a složení lidského genomu. K tomu využila špičkové a pro tyto účely vyvinuté technologie. Pro sekvencování bylo použito 300 výkonných sekvencerů ABI PRISM 3700, sestrojených společností PE Biosystems. Vývojový tým vedl prezident společnosti PE Biosystems doktor Michael Hunkapiller. Poprvé se tak podařilo přenést metodu sekvencování v průmyslovém měřítku. Před rokem 1999 výzkumníci strávili řadu měsíců, snad i let, než se jim podařilo sekvencovat některé části genomu.
Na úspěchu společnosti Celera Genomics se podílela také vysoce výkonná
počítačová technologie. Počítačovým partnerem společnosti Celera Genomics
je firma Compaq Computer Corporation. Na dokončení sekvencování
a složení asi 3,12 miliardy znaků genetického kódu společnost Celera Genomics
použila síť počítačů Compaq AlphaServer s operačním systémem Tru64
UNIX a softwarem TruCluster, jehož úkolem bylo zpracovat více
než 80 terabytů dat. Vědci jsou přesvědčeni, že bylo provedeno vůbec nejvíce
výpočtů v historii superpočítačů. Závěrečné výpočty na složení lidského
genomu byly provedeny na novém superpočítači AlphaServer GS160 společnosti
Compaq, protože výpočetní algoritmus vyžadoval 64 gigabytů sdílené paměti.
Společnost Celera Genomics dále těsně spolupracovala se společností Oracle
na vývoji databáze a na infrastruktuře všech plánovaných databází Celera
Genomics, včetně databáze genomu mušky octomilky Drosophila melanogaster,
myši, rýže a člověka.
Projekt lidského genomu (the Human Genome Project) [X7] je konsorciem na mezinárodní úrovni, které je podporováno americkými Národními ústavy zdraví a filantropickou nadací Wellcome Trust, která vznikla v Londýně. Společnost Celera Genomics Inc. je soukromá společnost v Rockville v Marylandu.
Dr. Francis Collins uvedl, že příkladná vysoká úroveň mezinárodní spolupráce umožnila rychlé dokončení celého projektu. Přestože oba vědecké týmy použily při mapování lidského genomu různých metod, jejich cílem byl popis asi 80 tisíc genů lidského organismu.
Americký Projekt lidského genomu (the Human Genome Project), který byl formálně zahájen v roce 1990, je 13 let koordinován americkým Úřadem pro energii (DOE, U.S. Department of Energy) a Národními ústavy zdraví (the National Institutes of Health). Projekt byl původně plánován na 15 let až do roku 2003, ale technologický pokrok projekt urychlil.
Cílem projektu bylo:
Jedinečným aspektem Projektu lidského genomu je skutečnost, že se jako první velký vědecký projekt začal vážně zabývat etickými, právními a sociálními otázkami.
Dalším významným aspektem projektu byla dlouhodobá snaha americké federální vlády postupně přenést genomové technologie do soukromého sektoru. Americká vláda poskytuje licence soukromým společnostem a uděluje granty na rozvoj výzkumu a na projekty rozvoje amerického průmyslu biotechnologií a lékařských aplikací.
Výzkumníci předpokládají, že projekty výzkumu lidského genomu a dalších genomů bude mít přímý nebo nepřímý dopad na řadu oblastí vědy a společnosti.
* Molekulární medicína
V molekulární medicíně se očekává rozvoj diagnostiky onemocnění a včasná
diagnostika genetických předpokladů k určitým onemocněním. Dále se očekává
rozvoj racionálních léčiv, která budou působit pouze na postižené orgány
a nebudou vyvolávat nežádoucí reakce organismu. Při léčbě bude využíváno
genové terapie. Vznikne farmakogenomika, která bude vyvíjet individuálně
účinná léčiva případ od případu.
* Mikrobiální genomika
Mikrobiální genomika povede k vývoji nových biologických zdrojů energie
s využitím rychle rostoucích rostlin produkujících značné množství biologické
hmoty. Bude možno lépe monitorovat zdroje znečištění životního prostředí.
Bude zdokonalena ochrana před biologickými a chemickými zbraněmi. V boji
proti škodlivým mikroorganismům budou vyvinuty netoxické čistící látky.
* Odhad rizik
Znalost lidského genomu umožní odhadnout poškození organismu a rizika
způsobená radiací, včetně malých dávek. Bude možno odhadnout zdravotní
rizika vlivem mutagenních a kancerogenních jedovatých látek. Konečně bude
možno snížit pravděpodobnost dědičných mutací.
* Bioarcheologie
Od úplné znalosti lidského genomu se očekává lepší pochopení evolučního
vývoje člověka a jeho migrace. Evoluční vývoj bude možno studovat srovnáním
mutací ve vývojových větvích živočichů. Dále bude možno studovat migrace
lidských populací na základě změn mitochondriální desoxyribonukleové kyseliny.
Studium mutací chromozomu Y umožní sledovat migraci žen. Srovnávací studium
bodových mutací umožní odhadnout historické stáří populací.
* Identifikace pomocí DNA
V soudním lékařství bude možno pomocí DNA lépe identifikovat osoby
obviněné z kriminálních zločinů. Bude možno identifikovat také oběti katastrof
nebo kriminálních zločinů. Dále bude možno identifikovat ohrožené a chráněné
rostlinné a živočišné druhy pro účely státních orgánů ochrany přírody a
životního prostředí. Bude možno detekovat nebezpečné bakterie a další organismy,
které mohou znečišťovat ovzduší, vodu nebo potraviny. V lékařských transplantačních
programech bude možno přesněji nalézt orgány dárců pro příjemce tak, aby
nedocházelo k nežádoucím obranným reakcím organismu. V potravinářství bude
možné například určit přesně druh vína nebo kaviáru.
* Zemědělství, křížení a bioprocesy
V zemědělství bude možno vyvinout nemocím a hmyzu odolné plodiny. Šlechtitelé
domácích zvířat v blízké budoucnosti budou schopni vyšlechtit zdravější,
produktivnější a odolná zvířata. Bude možno vyvinout výživnější potraviny.
Budou vyvinuty lepší biopesticidy. Bude možno zařadit různé vakcíny přímo
do potravin.
* 1983
Národní laboratoř v Los Alamos (LANL, Los Alamos National Laboratory)
a Národní laboratoř Lawrence Livermora (LLNL, Lawrence Livermore National
Laboratory) začaly vytvářet knihovny klonů (cosmidů) DNA, představující
jednotlivé chromozomy.
* 1984
Úřad pro výzkum zdraví a životního prostředí (OHER, Office of Health
and Environmental Research) amerického Úřadu pro energii (DOE, Department
of Energy) a Mezinárodní komise pro ochranu proti mutagenům a kancerogenům
v životním prostředí (ICPEMC, International Commission for Protection
Against Environmental Mutagens and Carcinogens) uspořádali konferenci
v Utahu, kde byla zdůrazněna rostoucí role technologií rekombinace DNA.
Úřad pro ohodnocení technologie (OTA, Office of Technology Assessment)
ve své zprávě zdůraznil význam referenčního sekvencování lidského genomu.
* 1985
Robert Sinsheimer uspořádal na Kalifornské univerzitě v Santa
Cruz zasedání o sekvencování lidského genomu. Charles DeLisi a David
A. Smith z Úřadu pro výzkum zdraví a životního prostředí (OHER,
Office of Health and Environmental Research) na první konferenci v
Santa Fe zhodnotili proveditelnost Iniciativy lidského genomu (Human
Genome Initiative).
* 1986
Na základě konference v Santa Fe Úřad pro výzkum zdraví a životního
prostředí (OHER, Office of Health and Environmental Research) amerického
Úřadu pro energii (Department of Energy) vyhlásil Iniciativu lidského
genomu. Pilotní projekt byl zahájen národními laboratořemi amerického Úřadu
pro energii s cílem vyvinout potřebné metody a technologie. Na projekt
byla uvolněna částka 5,3 miliónu dolarů.
* 1987
Americkým Kongresem ustanovený Poradní výbor pro výzkum zdraví a životního
prostředí (HERAC, Health and Enviornmental Research Advisory Committee)
doporučil, aby byl zahájen vědecký a technologický program s cílem zmapovat
a sekvencovat lidský genom. Cíle programu mělo být dosaženo za 15 let.
Národní institut všeobecných lékařských věd (NIGMS, Institute of General
Medical Sciences) a Národními ústavy zdraví (NIH, National Institutes
of Health) začaly finačně podporovat projekt výzkumu lidského genomu.
* 1988
Zpráva Úřadu pro ohodnocení technologie (OTA, Office of Technology
Assessment) a Národní vědecká rada (NRC, National Research Council)
Národní akademie věd (NAS, National Academy of Sciences) doporučila
zahájit řízený program výzkumu genomu. Organizace lidského genomu (HUGO,
Human Genome Organisation) začala koordinovat mezinárodní vědecký výzkum.
Proběhlo první výroční zasedání laboratoře Cold Spring Harbor Laboratory o mapování a sekvencování lidského genomu. Úřad pro energii a Národní ústavy zdraví (NIH, National Institutes of Health) podepsaly vzájemnou dohodu, týkající se přípravy plánů pro kooperaci výzkumu genomu.
Národní laboratoř v Los Alamos (LANL, Los Alamos National Laboratory) prokázala, že sekvence telomeru (konce chromozomu) souvisí se stárnutím a se vznikem rakoviny.
* 1989
Byl navržen systém, který zajistil korelaci dat mapovaných sekvencí
různými laboratořemi. Systém vycházel ze sekvencovaných jednoznačných oblastí,
pomocí nichž bylo možno identifikovat klony a dlouhé sekvence genů. Tyto
oblasti byly označeny jako STS (sequence tagged site) a staly se
standardními markery pro fyzické mapování genů.
Úřad pro energii a Národní ústavy zdraví vytvořily společnou pracovní skupinu pro etické, právní a sociální otázky (ELSI, ethical, legal and social issues).
* 1990
Úřad pro energii a Národní ústavy zdraví předložily americkému Kongresu
Projekt lidského genomu (HGP, Human Genome Project) a tím byl patnáctiletý
projekt formálně zahájen.
Byly zahájeny projekty s cílem vyznačit genová místa na mapách chromozomů jako místa exprese mediátorové RNA (m-RNA, messenger ribonucleic acid). Z genů se instrukce pro kódování aminokyselin v proteinech nepřímo přenášejí mediátorovou RNA. Mediátorová RNA vzniká transkripcí DNA v jádru buňky a pohybuje se z jádra do buněčné cytoplasmy, kde pak dochází k syntéze proteinu.
Byl zahájen výzkum a vývoj výkonných technologií na výrobu stabilnějších velkých bakteriálních umělých chromozomů.
* 1991
Vznikla první genová databáze map lidských chromozomů.
* 1992
Byla publikována první hrubá mapa genetických vazeb celého lidského
genomu. Úřad pro energii a Národní ústavy zdraví vyhlásily pravidla pro
publikování dat a jejich sdílení.
* 1993
Bylo založeno mezinárodní konsorcium pro integrovanou molekulární analýzu
genů (IMAGE, Integrated Molecular Analysis of Gene Expression),
aby koordinovalo mapování a sekvencování komplementárních desoxyribonukleových
kyselin cDNA, které reprezentují geny. Komplementární DNA se syntetizuje
laboratorně pomocí mediátorové RNA a používá se pro mapování oblastí genomu.
Byla publikována závazná doporučení pro etické, právní a sociální problematiky genetických a zdravotnických informací (Task Force on Genetic and Insurance Information).
Úřad pro energii a Národní ústavy zdraví publikovaly zprávu o dosažení cílů Projektu lidského genomu za prvních pět let (Science 262, 43-46, Oct. 1, 1993).
Francouzská společnost Généthon poskytla velké buňky kvasinek jako umělé chromozomy (YAC, yeast cells as artificial chromosomes). Před objevem těchto velkých buněk se používaly mnohem menší plasmidové vektory (nosiče).
Institut medicíny (IOM, Institute of Medicine) publikoval zprávu "Assessing Genetic Risks" s podporou Projektu lidského genomu (HGP, Human Genome Project).
Národní laboratoř Ernesta Orlanda Lawrence v Berkeley (LBNL, Lawrence Berkeley National Laboratory) zavedla nový systém sekvencování chromozomů.
Tým GRAIL (Gene Recognition and Analysis Internet Link) zajistil internetový přístup k datům Národní laboratoře v Oak Ridge (ORNL, Oak Ridge National Laboratory).
* 1994
Plánovaného pětiletého cíle genetického mapování bylo dosaženo o rok
dříve. Národní laboratoř Lawrence Livermora (LLNL, Lawrence Livermore
National Laboratory) a Národní laboratoř Ernesta Orlanda Lawrence v
Berkeley (LBNL, Lawrence Berkeley National Laboratory) dokončily
knihovny druhé generace klonů DNA, představující každý lidský chromozom.
V Spojených státech byl na základě doporučení pracovní skupiny pro etické, právní a sociální otázky (ELSI, ethical, legal and social issues) přijat Zákon o zachovávání genetického tajemství (Genetic Privacy Act), který omezuje shromažďování, analýzu, udržování a použití vzorků DNA a genetických informací z nich získaných.
Úřad pro energii zahájil Projekt mikrobiálního genomu. Nákresy chromozomů Národní laboratoře Lawrence Livermora (LLNL, Lawrence Livermore National Laboratory) byly uvolněny ke komerčním účelům. Ke komerčním účelům byla uvolněna metoda sekvencování hybridizací, kterou vyvinula Národní laboratoř Argonne (ANL, Argonne National Laboratory). Pro výzkumníky a širokou veřejnost byly zpřístupněny informační WWW stránky o Projektu lidského genomu.
* 1995
Národní laboratoř v Los Alamos (LANL, Los Alamos National Laboratory)
dokončila podrobnou fyzickou mapu 16. chromozomu. Národní laboratoř Lawrence
Livermora (LLNL, Lawrence Livermore National Laboratory) dokončila
podrobnou fyzickou mapu 19. chromozomu. Byly publikovány středně podrobné
mapy 3., 11., 12. a 22. chromozomu. Byla publikována fyzická mapa více
než 15000 STS (sequence tagged site) markerů.
Byl sekvencován genom prvního nevirového organismu, bakterie Haemophilus influenzae. Bylo dokončeno sekvencování genomu nejmenší bakterie Mycoplasma genitalium, který slouží jako model nejmenšího počtu genů s nezávislou existencí.
Komise pro stejné pracovní příležitosti (EEOC, Equal Employment Opportunity Commission) rozšířila Zákon o invalidních Američanech (ADA, Americans with Disabilities Act) o pravidla na ochranu zaměstnanosti proti diskriminaci založené na genetických informacích, které se vztahují k onemocněním a různým zdravotním postižením.
* 1996
Institut pro výzkum genomů TIGR (The Institute for Genomic Research)
[X6] dokončil úplné sekvencování genomu
primitivního organismu Methanococcus jannaschii, který představuje
třetí vývojovou větev života na Zemi. [N2]
Úřad pro energii (DOE, Department of Energy) zahájil šest pilotních projektů sekvencování pomocí bakteriálního umělého chromozomu. Zákon o přenositelnosti a odpovědnosti lékařské péče (Health Care Portability and Accountability Act) zakazuje použít genetické informace v určitých volitelných postupech lékařské péče a požaduje ochranu zdravotnických soukromých informací.
Úřad pro energii a Národní centrum pro výzkum lidského genomu (NCHGR, National Center for Human Genome Research) vydaly pokyny pro využívání genomu lidí v projektech sekvencování ve velkém měřítku.
Mezinárodní konsorcium dokončilo sekvencování genomu kvasinky Saccharomyces cerevisiae (asi 12 miliónů párů bází). Bylo dokončeno sekvencování oblasti receptoru v lidském T-lymfocytu.
Nadace Wellcome Trust sponzorovala zasedání strategie sekvencování ve velkém měřítku s cílem mezinárodně koordinovat sekvencování lidského genomu.
* 1997
Národní centrum pro výzkum lidského genomu (NCHGR, National Center
for Human Genome Research) bylo rozšířeno na Národní institut pro výzkum
lidského genomu (NHGRI, National Human Genome Research Institute).
Bylo dokončeno sekvencování genomu bakterie Escherichia coli.
Proběhlo druhé zasedání strategie sekvencování ve velkém měřítku na Bermudách.
Byla dokončena podrobná fyzická mapa lidského 7. chromozomu a chromozomu X.
Pracovní skupina pro zvláštní úkoly týkající se genetického testování (Task Force on Genetic Testing) Úřadu pro energii a Národních ústavů zdraví vydala závěrečnou zprávu a doporučení.
Úřad pro energii vytvořil Společný genomový institut pro implementaci účinných metod ve střediscích pro výzkum lidského genomu. Úřad pro energii tímto krokem začal podporovat sekvenční a funkční genomiku.
* 1998
Bylo dokončeno sekvencování genomu půdního červa Caenorhabditis
elegans a bakterie Mycobacterium tuberculosis.
Úřad pro energii a Národní ústavy zdraví stanovily nový pětiletý plán Projektu lidského genomu s cílem projekt dokončit do roku 2003.
Byla publikována genová mapa GeneMap'98 obsahující 30000 markerů. Společnost Incyte Pharmaceuticals oznámila, že provede sekvencování lidského genomu do dvou let. Společnost Celera Genomics oznámila dokončit sekvencování lidského genomu do 3 let s využitím zdrojů Projektu lidského genomu. Úřad pro energii začal financovat další projekty výroby bakteriálních umělých chromozomů.
Proběhlo dosud největší zasedání o etických, právních a sociálních otázkách Projektu lidského genomu, kterého se zúčastnili výzkumníci a odborníci z desítek různých vědeckých a společenských oborů. Zasedání sponzorovaly Úřad pro energii, Whitehead Institute a Americká společnost pro právo, medicínu a etiku (American Society of Law, Medicine and Ethics).
* 1999
1. prosince 1999 Projekt lidského genomu oznámil dokončení úplného
sekvencování DNA 22. chromozomu. Představitelé Projektu lidského genomu
oznámili, že první úplné sekvencování lidského genomu bude dokončeno již
v roce 2000.
* 2000
Představitelé Projektu lidského genomu a americký prezident Bill
Clinton oznámili dokončení "pracovní verze" úplné sekvence lidského
genomu. Mezinárodní výzkumné konsorcium publikovalo genom 21. chromozomu,
nejmenšího lidského chromozomu a pátého chromozomu, jehož úplné sekvencování
bylo dokončeno. Výzkumníci Úřadu pro energii oznámili dokončení "pracovních
verzí" sekvencí 5., 16. a 19. chromozomu.
Mezinárodní tým publikoval genom mušky octomilky Drosophila melanogaster, do té doby největšího organismu, jehož genom byl sekvencován.
Americký prezident Bill Clinton podepsal vládní výnos, který
zakazuje federálním ministerstvům a úřadům používat genetické informace
pro najímání a zaměstnávání osob.
Výzkum lidského genomu vyvolává také obavy. Američané mají na projekt lidského genomu rozdílné názory. V časopise CNN-Time byl zveřejněn počátkem června 2000 průzkum, podle něhož 46 procent respondentů očekává nebezpečné důsledky výzkumu lidského genomu. Asi 41 procent respondentů považovalo projekt za morálně špatný a 47 procent respondentů s ním nesouhlasilo.
Přesto 61 procent respondentů by chtělo vědět, zda mají nějaké dispozice k vývoji některého genetického onemocnění. Naopak 35 procent respondentů tuto informaci vědět nechtělo.
Největší diskusi vyvolala otázka o přístupu ke genetickým informacím projektu lidského genomu. Asi 67 procent respondentů uvedlo, že lékaři by měli mít možnost získat genetické informace svých pacientů. 20 procent respondentů uvedlo, že by tyto informace měly být dostupné také pojišťovacím společnostem a jen 14 procent respondentů souhlasilo s tím, aby k těmto informacím měly přístup také vládní úřady a instituce včetně Federálního úřadu pro vyšetřování FBI nebo Ústřední zpravodajské služby CIA.
Arthur Caplan, ředitel Střediska pro bioetiku Pennsylvánské univerzity uvedl, že přístup pojišťovacích společností nebo zaměstnavatelů ke genetickým informacím by mohl poškodit osoby, které mají dispozice k určité dědičně podmíněné nemoci. Tyto osoby by pojišťovací společnosti odmítaly pojistit na vysoké částky nebo by jim odmítly poskytnout životní pojištění.
Arthur Caplan dále uvedl, že extrémně důležitá bude ochrana důvěrnosti genetických informací. Bude muset vzniknout zřejmě mezinárodní zákon, který neumožní genetické testování pacienta bez jeho souhlasu.
Proti výzkumu lidského genomu se zásadním způsobem staví některé církve
a náboženské organizace. Řada věřících zastává názor, že jde o zásah do
Božího stvoření, jiní se obávají možných důsledků a zneužití.
S výzkumem lidského genomu souvisí řada etických, právních a sociálních otázek.
Jaký přístup budou mít ke genetickým informacím pojišťovny, zaměstnavatelé, soudy, školy, adopční ústavy, právní experti a armáda? Jakým způsobem bude tento přístup využíván?
Kdo zajistí důvěrnost a ochranu genetických informací? Kdo bude tyto informace vlastnit a kontrolovat jejich využití?
Jak genetické informace ovlivní jednotlivce a společnost svým psychologickým dopadem? Jaký bude mít na jednotlivce dopad stigma genetické odlišnosti?
Jaké budou podmínky genetického testování jednotlivců? Bude možno provádět testování bez soudního příkazu? Budou moci rodiče provést genetické testování svých malých dětí kvůli zjištění možné genetické dispozice k některým onemocněním v dospělosti? Jak budou genetické testy spolehlivé a použitelné lékaři?
Budou genetické testy omezovat práva geneticky postižených rodičů na vlastní dítě? Jak se zajistí, aby lékařský personál spolehlivě informoval rodiče o možném nebezpečí? Jak spolehlivé a užitečné bude genetické testování lidského embrya?
Genová terapie v budoucnu bude schopna odstranit, vyléčit nebo zabránit genetickým onemocněním a odchylkám. Co ale bude považováno za normální a co za genetickou odchylku? Kdo o tom bude rozhodovat? Jak ovlivní život jednotlivce nalezení genetické dispozice k určitému onemocnění?
Genová terapie bude v budoucnu schopna měnit charakteristiky člověka, takže rodiče by mohly požadovat, aby dítě bylo geneticky modifikováno, aniž by k tomu byl lékařský důvod. Bude takový zásah etický a bezpečný? Nestane se běžnou praxí? Budou bohatí lidé geneticky modifikovat své potomky tak, aby dosáhly určitých geneticky podmíněných vlastností?
Kdo bude mít přístup k novým genetickým technologiím? Kdo bude platit jejich využívání?
Jak budou vyhodnocovány genetické testy, zda jsou přesné a spolehlivé? Kdo bude dohlížet nad dodržováním standardů testů?
Jak se odrazí genová terapie v komerční sféře? Jak budou zajištěny patenty, ochranné známky, obchodní tajemství? Jak bude zajištěn přístup k datům a genetickému materiálu? Kdo bude vlastníkem genových sekvencí a sekvencí DNA jiných organismů?
Genové terapie také vyvolávají filozofické otázky týkající se lidské zodpovědnosti, svobodné vůle a genetického determinismu. Bude lidstvo genovou terapií moci modifikovat chování lidí? Jak se zabrání zneužití genové terapie pro vojenské účely? Nakolik bude přijatelná technologie geneticky modifikovaných lidí?
Literatura a odkazy:
Všechny zde publikované snímky a obrázky byly vytvořeny pracovníky Programu lidského genomu (the Human Genome Program) amerického Úřadu pro energii, http://www.ornl.gov/hgmis
[X1] Genome announcement a milestone, but only a beginning. Leaders say discovery must be linked to responsible use. CNN News, June 26, 2000.
[X2] Milestone in human genetics to be announced Monday. CNN News, June 26, 2000.
[X3] Rough map of human genome completed. Milestone in genetics expected to be giant boon for medicine. CNN News, June 26, 2000.
[X4] Celera Genomics completes the first assembly of the humane genome. PE Corporation, Celera Genomics Inc.
[X5] Advanced Cell Technology, Inc.
[X6] The Institute of Genomic Research, 9712 Medical Center Drive, Rockville, MD 20850.
[X7] The U.S. Human Genome Project.
[X8] Los Alamos National Laboratory.
[X9] Lawrence Berkeley National Laboratory.
[1] Nesvadba, Josef: Výpravy opačným směrem. Mladá fronta, Praha, 1976.
[I1] From: physnews@aip.org (AIP listserver) PHYSICS NEWS UPDATE. The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. Number 491. June 29, 2000 by Phillip F. Schewe and Ben Stein
[N1] Klonování lidských embryonálních kmenových buněk. Natura 12/1999.
[N2] Vývojový strom života. Institut pro výzkum genomů TIGR (The Institute for Genomic Research). Primitivní anaerobní organismus Methanococcus jannaschii. Carl R. Woese. Natura 6/1999.
[N3] [E1]Molekulární biologie, 1. Zásadní objevy vedoucí ke vzniku biochemie. Vztah biologie k fyzice a chemii. Organické molekuly a jejich modely. Stavební látky živých organismů. Přílohy: názvosloví organických sloučenin, aminokyseliny, bílkoviny, glycidy, lipidy. Natura 9/1995.
[N4] [E2]Molekulární biologie, 2. Laboratorní metody molekulární biologie. Příloha: purinové a pyrimidinové báze, nukleové kyseliny. Natura 10/1995.
[N5] [E3] Molekulární biologie, 3. Baktérie a viry. Studium životních pochodů. Moderní genetika. Příloha: porfyriny, hemoglobin, cytochrom, chlorofyl. Natura 11/1995.
[N6] [E4]Molekulární biologie, 4. Vnitřní struktura buňky. Rostlinná a živočišná buňka a její organely. Dělení buněk. Příloha: enzymy, chemické reakce katalyzované enzymy, koenzymy. Natura 12/1995.
[N7] [E5]Molekulární biologie, 5. Enzymy jako biologické katalyzátory, energetická bilance buňky, biochemická struktura enzymů a mechanismus jejich účinku. Příloha: Metabolismus glycidů: glykolýza, pentosový cyklus. Natura 1/1996.
[N8] [E6]Molekulární biologie, 6. Dědičné znaky, Mendelovy zákony dědičnosti, křížení rostlin, chromosomy a geny, hypotéza "jeden gen, jeden enzym". Příloha: Vitaminy rozpustné ve vodě a rozpustné v tucích. Natura 2/1996.
[N9] [E7]Molekulární biologie, 7. Nukleové kyseliny, desoxyribonukleová kyselina a chromosomy, tvorba proteinů, genetická informace. Přenos dědičných faktorů, biochemická podstata mutací, přenos dědičných faktorů u virů. Příloha: Enzym ribonukleasa. Natura 3/1996.
[N10] Molekulární biologie, 8. Struktura nukleových kyselin, Erwin Schrodinger a jeho kniha "Co je život", chemická analýza desoxyribonukleové kyseliny, objevy M. Wilkinse a R. Franklinová, Watson-Crickův model DNA, vztah RNA a DNA: transkripce a translace. Natura 4/1996.
[N11] [E8]Molekulární biologie, 9. Základní rysy genetického kódu, Gamowův kód, práce Cricka a Brennera, tripletový degenerovaný kód, rozhodující pokusy pro nalezení genetického kódu. Rozřešení genetického kódu, objev informační RNA, první nalezená slova kódu. Příloha: Insulin. Akridinová barviva. Genetický kód. Natura 5/1996.
[N12] Molekulární biologie, 10. Uspořádání bílkovin, struktura, krystalizace bílkovin, studium sledu aminokyselin v bílkovinách, struktura enzymů, prostorové stočení bílkovin. Buněčná architektura, výstavba tvarů buněk, výzkum virových částic, ribosomy, realizace genetické informace v buňkách. Natura 6/1996.
[N13] Molekulární biologie, 11. Energetická bilance organismu, energetické mechanismy, inhibice syntézy, regulace aktivity, regulatorní geny a DNA. Obranné mechanismy buněk, jedovaté účinky organických látek. Natura 7/1996.
[N14] Molekulární biologie, 12. Rozpoznávací obranné mechanismy, obranné mechanismy proti cizí DNA, odbourávání cizí DNA, interferon, protilátky vyšších živočichů, krevní skupiny, biochemická podstata protilátek. Sedm stupňů života, násobné dědičné faktory, vyšší buňky, mitochondrie a chloroplasty jako samostatné organismy uvnitř buněk, evoluční vývoj strukturních podjednotek organismů. Natura 8/1996.
[N15] [E9]Molekulární biologie, 13. Evoluční teorie a molekulární biologie, jednotný původ života, struktura bílkovin a fylogenetické vztahy, evoluční vztah nukleových kyselin a bílkovin. Molekulární biologie člověka, biochemické příčiny fenylketonurie, hemofilie, rakoviny. Příloha: metabolismus fenylalaninu a defekty. Natura 9/1996.
[N16] Molekulární biologie, 14. Budoucnost molekulární biologie, genové manipulace, syntéza genů, syntéza DNA-virů, léčení genetických defektů. Informace v mozku a její vyvolání, hypotézy učení a paměti. Natura 10/1996.
časopis o přírodě, vědě a civilizaci