25 april: Världs DNA-dagen
Upptäckten av DNA är en av de viktigaste milstolparna i vetenskapens historia och är än i dag grunden för många medicinska upptäckter och framsteg. Den 25 april är dagen då två huvudpassager i genetik och, i förlängningen, i vetenskap i allmänhet, firas:
- upptäckten av strukturen hos DNA-dubbelhelixen 1953
- fullbordandet av Human Genome Project 2003, 50 år senare.
Därför har detta datum blivit en dag för att fira dessa två milstolpar, men DNA-dagen är också en dag för att bredda kunskapen.
Den dubbla helixen
DNA-strukturen publicerades i Natur tidningen under namnet James Watson och Francis Crick, som båda tillsammans med Maurice Wilkins vann Nobelpriset för sitt undersökningsarbete år 1962.
Den stora som förbises i denna berättelse var Rosalind Franklin, författaren till röntgenbilderna som var avgörande för att uppnå denna viktiga vetenskapliga milstolpe. Du kan se den här dokumentären om du vill veta lite mer om Rosalind Franklin.
Den dubbla helixen är konceptet som används för att beskriva strukturen av en DNA-molekyl, som den är formad av två strängar, som flätar sig samman på ett helikoidiskt sätt. Varje sträng har en ryggrad av kolhydrat- och fosfatgrupper. Kopplad till varje kolhydrat finns en av fyra baser: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) eller tymin (T). Båda strängarna bibehåller sin koppling på grund av de bindningar som bildas mellan följande baspar: adeninbindningar med tymin; och cytosin, med guanin.
Denna upptäckt förändrade för alltid vår förståelse av genetik och studiet av hur det fysiologiska och fysiska arvet överförs från en generation till en annan.
Human Genome Project
Under årtiondena har fler och fler DNA-relaterade upptäckter gjorts, vilket lett till en djupare förståelse av DNA. Ändå förblev hela genomet en utmaning tills 2003 forskare avslutade ett projekt för att kartlägga hela mänskligt DNA. Mer än 20,000 XNUMX gener identifierades och sekvensen av tre biljoner baspar som utgör det mänskliga genomet bestämdes.
Francis Collins, chef för National Human Genome Research Institute, sa att genomet är som en bok med flera användningsområden: det är giltigt som en berättelse om den mänskliga artens resa över tiden, som en otroligt detaljerad plan för att konstruera varje cell av organismen och förstås som ett verktyg som ger vårdpersonal nya sätt att behandla och framför allt förebygga sjukdomar.
Men även om det mänskliga genomprojektet avslutades 2003, är det faktiskt i slutet av mars 2022 när det 100 % fullständiga mänskliga genomet, inklusive repetitivt DNA, kommer att publiceras för första gången.
Den vanligaste formen av repetitivt DNA är tandemupprepande DNA-block som kallas satelliter. Dessa är samlade i ändarna av kromosomerna i regioner som kallas telomerer, som skyddar kromosomerna från nedbrytning under DNA-replikation.
Detta är en ny vetenskaplig milstolpe, eftersom luckorna som lämnades 2003 äntligen har fyllts. Få reda på mer om Human Genome Project.
Det mänskliga genomet och hälsan
Human Genome Project har varit grundläggande för att förstå mänsklig genetik, vilket har lett till många framsteg inom olika hälsoområden.
Några av de områden där projektet har haft en betydande inverkan är:
- Diagnos och behandling av genetiska sjukdomar.
- Personlig medicin. Genom information kan till exempel användas för att välja det mest effektiva läkemedlet för en specifik patient och undvika mediciner som kan ha farliga biverkningar (farmakogenetik).
- Forskning om komplexa sjukdomar. Genetiska varianter associerade med komplexa sjukdomar (de som orsakas av interaktionen av flera genvarianter och miljöfaktorer) har identifierats, vilket leder till en bättre förståelse av den underliggande biologin för dessa sjukdomar och identifieringen av nya terapeutiska mål.
- Utveckling av genterapier. Information från det mänskliga genomet har varit avgörande för att utveckla genterapier, som innebär att korrigera eller eliminera defekta gener för att behandla genetiska sjukdomar.
Vi kommer att vidareutveckla diagnosen av genetiska sjukdomar med ett exempel: cystisk fibros. Cystisk fibros är en genetisk sjukdom som främst påverkar lungorna och matsmältningssystemet och orsakas av mutationer i CFTR-genen (Cystisk fibros transmembrankonduktansregulator). Det är en genetisk sjukdom med ett autosomalt recessivt arv: för att en person ska ha sjukdomen måste de ha ärvt två kopior av den muterade CFTR-genen (en från var och en av sina föräldrar).
CFTR-genen beskrevs som orsaken till cystisk fibros på 1980-talet. Denna gen kodar för ett homonymt protein som finns i cellmembran med exokrin funktion, vilket betyder att den syntetiserar ämnen som släpps ut i eller på ytan av andra kroppsorgan. CFTR-proteinet underlättar transporten av kloridjoner från insidan till utsidan av cellen aktivt över cellmembranet. Hos patienter med cystisk fibros fungerar inte CFTR-proteinet som det ska, vilket resulterar i en uppbyggnad av tjockt, klibbigt slem i lungorna och andra organ, vilket gör det svårt att andas. Dessutom gör det människor med sjukdomen mer mottagliga för luftvägsinfektioner. Slemuppbyggnaden kan också blockera bukspottkörtelns kanaler, vilket hindrar bukspottkörteln från att producera tillräckligt med matsmältningsenzymer för att bryta ner mat. Detta kan leda till matsmältningsproblem och felaktigt upptag av näringsämnen.
Cystisk fibros är en kronisk, progressiv sjukdom vars symtom varierar från person till person. De vanligaste symtomen är dock kronisk hosta, andnöd, återkommande lunginfektioner, svårigheter att gå upp i vikt, matsmältningsproblem och tillväxthämning.
Även om det inte finns ett botemedel mot denna sjukdom, finns det behandlingar som kan hjälpa till att kontrollera symtomen och förbättra livskvaliteten för de drabbade. Behandlingar kan inkludera mediciner för att lätta slem i lungorna, andningsbehandling, kosttillskott och andra terapier för att behandla matsmältningsproblem. Forskningen fortsätter att utvecklas och nya terapier och behandlingar förväntas utvecklas.
Tack vare kunskapen från Human Genome Project och framväxten av sekvenseringstekniker har lärandet om denna sjukdom ökat enormt de senaste åren. Mer än 2,000 XNUMX mutationer i CFTR-genen som kan leda till cystisk fibros är kända. Vissa modifieringar är vanligare i vissa etniska grupper, och svårighetsgraden av sjukdomen kan variera beroende på typen av mutation.
Diagnos av cystisk fibros baseras på genetiska tester för att identifiera mutationer i CFTR-genen. Dessa tester kan utföras på personer som uppvisar symtom på sjukdomen och på personer som är bärare av en CFTR-genmutation och som kan överföra den till sina barn.
24Genetics huvudmål är att hjälpa människor genom att förse dem med personlig, vetenskapsbaserad genetisk information, att fatta de bästa besluten för deras hälsa och välbefinnande.
Att se sin genetiska anlag för en specifik sjukdom gör att vi kan vidta förebyggande åtgärder och särskild omsorg. Ur denna princip uppstår precisionsmedicin, som du kan lära dig mer om i detta inlägg on Vår blogg.
Bibliografi
[1] Christodoulou J. (2003). Det mänskliga genomprojektet: möjligheter, utmaningar och konsekvenser för befolkningsscreening. Den sydostasiatiska tidskriften för tropisk medicin och folkhälsa, 34 Suppl 3, 234-238.
[2] Deoxiribonukleinsyra (DNA) (nd). Hämtad 17 april 2023 från https://www.genome.gov/genetics-glossary/Deoxyribonucleic-Acid
[3] Rosalind Franklin var så mycket mer än DNA:s "felaktiga hjältinna". (2020). Nature, 583(7817), 492. https://doi.org/10.1038/d41586-020-02144-4. https://doi.org/10.1038/d41586-020-02144-4
[4] Moreno-Palanques R. (1995). Det mänskliga genomprojektet och dess tillämpningar [El proyecto del genoma humano y sus aplicaciones]. University of Navarra Journal of Medicine, 40(2), 64-67.
[5] O'Sullivan, BP, & Freedman, SD (2009). Cystisk fibros. Lancet (London, England), 373(9678), 1891-1904. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(09)60327-5.
[6] Welsh, MJ, & Smith, AE (1993). Molekylära mekanismer för CFTR-kloridkanaldysfunktion vid cystisk fibros. Cell, 73(7), 1251-1254. https://doi.org/10.1016/0092-8674(93)90353-r
[7] Katz, JB, Shah, P., Trillo, CA, Alshaer, MH, Peloquin, C., & Lascano, J. (2023). Terapeutisk läkemedelsövervakning vid cystisk fibros och samband med lungexacerbationer och lungfunktion. Respiratory medicine, 212, 107237. Förhandspublikation online. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2023.107237
