GAUDEAMUS 2005

Nowy, wspaniały świat

Piotr Węgleński

Genetyka, jak żadna inna dziedzina nauki, poruszyła w ostatnim dziesięcioleciu ludzką wyobraźnię, wywołując zarazem liczne niepokoje. Nie tylko otwarła bowiem szerokie perspektywy, ale także zmieniła nasze spojrzenie na nas samych.



Zaczęło się niewinnie – ponad 100 lat temu morawski zakonnik Grzegorz Mendel krzyżował groszki i wykazał, że istnieją odpowiedzialne za dziedziczenie cech "zawiązki dziedziczności", które później nazwano genami. Odkrycie przeszło bez większego echa, podobnie jak prace Morgana, który wykazał, że geny mieszczą się w określonych strukturach komórkowych – chromosomach. Bez echa przeszło również odkrycie, że geny są zbudowane z konkretnego związku chemicznego, DNA.

Większe wrażenie uczyniła dopiero słynna podwójna spirala Watsona i Cricka. Uczeni ci w 1953 roku zaproponowali model budowy DNA i sposób jego replikacji. Wkrótce potem rozszyfrowano kod genetyczny, czyli poznano sposób zapisu w DNA informacji o budowie białek.

Od czasu tych odkryć z lat 60. biolodzy mają prawo twierdzić, że rozwiązali zagadkę życia. Najlepszym tego dowodem jest to, że potrafimy swobodnie manipulować materiałem genetycznym i przez to dowolnie kształtować cechy żywych organizmów. Powstała nowa dziedzina genetyki – inżynieria genetyczna, dzięki której nastąpiło ogromne przyspieszenie rozwoju samych nauk biologicznych oraz otworzyły się szerokie możliwości wykorzystania zdobytej wiedzy m.in. w rolnictwie, medycynie, przemysłach chemicznym, spożywczym, farmaceutycznym, w ochronie środowiska. Dzięki inżynierii genetycznej stało się możliwe poznanie pełnego zapisu genetycznego kilkudziesięciu gatunków. Najważniejsze było poznanie 4 lata temu pełnego zapisu genetycznego człowieka. Zapis ten stanowi 3,3 mld nukleotydów, elementów, z których zbudowany jest DNA, i z których zbudowanych jest ponad 30 tys. naszych genów.

Wysiłek, jaki włożono w poznanie zapisu genetycznego człowieka, był ogromny. Przez kilka lat pracowało nad tym kilka tysięcy ludzi, a cały projekt kosztował więcej niż wysłanie człowieka na księżyc. Nie były to pieniądze zmarnowane.

Co wnosi współczesna genetyka do medycyny?

Przede wszystkim – sporą liczbę nowych leków, szczepionek i odczynników diagnostycznych. Produkty inżynierii genetycznej od lat znajdują się w powszechnym użyciu. Szczepionki na grypę czy żółtaczkę są wytwarzane dzięki tzw. rekombinowanemu DNA, podobnie jak wiele leków, np. insulina stosowana przy cukrzycy, czynnik krzepliwości krwi stosowany przy leczeniu hemofilii, hormon wzrostu stosowany przy leczeniu karłowatości i do przyśpieszania gojenia się ran. Wszystkie te leki powstają w drodze manipulacji genetycznych, polegających na wyodrębnieniu ludzkiego genu lub zsyntetyzowaniu go chemicznie i wprowadzeniu do innego organizmu, na przykład bakterii, w której syntetyzowane jest określone białko, np. insulina.

Ogromna większość środków diagnostycznych służących do diagnozowania chorób dziedzicznych to produkty inżynierii genetycznej. To samo ze środkami diagnostycznymi służącymi do identyfikacji mutacji w genach odpowiedzialnych za powstawanie nowotworów. Nowe leki, uzyskane dzięki inżynierii genetycznej, nigdzie na świecie nie budziły kontrowersji, może z wyjątkiem głosów niektórych fundamentalistów.

Poważniejsze kontrowersje może jednak budzić inżynieria genetyczna, której poddaje się nie bakterie, rośliny czy myszki, lecz człowieka. Mam tu na myśli zabiegi nazywane terapią genową. Koncepcja tego typu terapii jest prosta: jeżeli choroba wynika z uszkodzenia jakiegoś genu, np. genu odpowiedzialnego za wytwarzanie insuliny, to można tę chorobę, w tym przypadku cukrzycę, wyleczyć wprowadzając do organizmu chorego prawidłowy gen. Tego rodzaju zabiegi stosuje się już, niezwykle rzadko, zawsze w przypadkach, gdy choroba jest bardzo ciężka i nie ma skutecznych sposobów jej wyleczenia, a jej powodem jest defekt pojedynczego genu.

Z powodzeniem zastosowano ją w Stanach Zjednoczonych w (1990 r.) i we Francji do wyleczenia dzieci cierpiących na SCID – chorobę polegającą na całkowitym braku odporności. Dzieci na nią cierpiące muszą być przetrzymywane w warunkach sterylnych, odizolowane od otoczenia – nazywano je "bubble boy" lub "bubble girl" od kształtu swego rodzaju namiotu, w którym żyły. Obecnie w Stanach Zjednoczonych i Europie agencje krajowe odpowiedzialne za bezpieczeństwo i stronę etyczną praktyk medycznych zaakceptowały ponad 400 prób klinicznych terapii genowej. Większość tych prób dotyczy chorób nowotworowych.

Można twierdzić, że terapia genowa jest nadzieją medycyny XXI wieku. Ale jest ona jeszcze w powijakach i nie ma takiej choroby, w której leczeniu stosowana by była jako zabieg rutynowy.

Posłużę się przykładem raka prostaty. Tydzień temu, wpisawszy hasło "prostate cancer gene therapy", pojawiło mi się w przeglądarce internetowej 2 223 mln informacji: artykuły naukowe i popularne, doniesienia prasowe, rozporządzenia agencji federalnych i rządowych itp. Tylko w poważnych czasopismach medycznych (tych z Listy Filadelfijskiej) ukazało się 566 artykułów na temat terapii genowej raka prostaty. Widać, jak ogromne jest zainteresowanie tym tematem.

W terapii genowej raka prostaty stosowane są dwa rodzaje strategii. Pierwsza polega na wprowadzeniu do gruczołu prostaty genu, jednego z tych, których mutacje są związane z nowotworem tego gruczołu. Znanych jest 17 takich genów, jednym z nich jest gen p53, kontrolujący, m.in. podziały komórek. Mutacje tego genu spotyka się u 20-75% chorych na raka prostaty, a generalnie gen ten, w formie zmutowanej, występuje u ponad 50% wszystkich ludzi chorujących na nowotwory. Terapia polega na wprowadzeniu do gruczołu prostaty prawidłowej formy uszkodzonego genu.

Notabene, 9 września br. Chiny, jako pierwsze państwo na świecie dopuściło do stosowania gendicine, pierwszego komercyjnego leku służącego do terapii genowej. W Chinach jest on stosowany w leczeniu raka płaskonabłonkowego głowy i szyi. Ten lek to nic innego jak gen p53 podczepiony do wirusa z rodzaju adeno. Wirus służy jako "wektor" – wprowadza gen do wnętrza komórek i powoduje, że gen zmutowany zostaje zamieniony na gen prawidłowy.

Drugi rodzaj terapii genowej raka prostaty polega na pobudzeniu działania układu immunologicznego i zmuszenia go do zwalczania komórek rakowych. Jeden z wariantów tej strategii to pobranie od pacjenta komórek nowotworowych prostaty i wprowadzenie do nich genu, który syntetyzuje białko wywołujące bardzo silną odpowiedź obronną organizmu. Komórki z wprowadzonym genem namnaża się poza organizmem, zabija poprzez naświetlanie i wprowadza domięśniowo do organizmu pacjenta. W organizmie pacjenta wytwarzane są przeciwciała, które niszczą wszystkie komórki nowotworowe wywodzące się z prostaty. Mamy tu więc do czynienia z klasyczną szczepionką przeciwnowotworową. Znakomite rezultaty leczenia tą metodą uzyskali lekarze z John Hopkins University.

Inny wariant terapii polega na wprowadzaniu do wyizolowanych od pacjenta komórek dendrytycznych (grupa komórek układu immunologicznego, która "szkoli" inne komórki tego układu) genów wytwarzających białka charakterystyczne dla komórek raka prostaty. Komórki te wprowadza się do organizmu, wywołując reakcję obronną skierowaną przeciw wszystkim komórkom rakowym prostaty. W stosowaniu tej metody celuje Instytut Onkologiczny w Seattle. W badaniach klinicznych przeprowadzonych na 50 pacjentach uzyskano we wszystkich przypadkach pozytywny wynik terapii. Jeszcze inny wariant polega na wstrzyknięciu bezpośrednio do gruczołu prostaty genu odpowiedzialnego za powstawanie interleukiny, białka, które również ma właściwość stymulowania reakcji obronnej organizmu.

Rezultaty prób klinicznych terapii genowej w odniesieniu do raka prostaty dają chyba już niemal pewność, że terapia ta w niedługim czasie wejdzie w użycie jako rutynowa, choć trzeba przyznać, że jest niezwykle kosztowna.

Czym jest GMO?

Ku zaskoczeniu nie tylko genetyków, o wiele bardziej kontrowersyjne niż manipulacje genetyczne wykonywane na ludziach stały się manipulacje genetyczne przeprowadzane na roślinach. Chodzi o tzw. GMO – genetycznie modyfikowane rośliny.

W czerwcu tego roku wyczytałem, że województwo małopolskie zakazało stosowania GMO na całym swoim obszarze. Toteż na konferencji na temat przyszłości Mazowsza zaproponowałem, m.in., by unowocześnić i zwiększyć dochodowość naszego rolnictwa poprzez wprowadzenie odmian roślin transgenicznych (czyli GMO), wyhodowanych przez nasze ośrodki naukowe. Okazało się jednak, że Mazowsze, podobnie jak Małopolska, wprowadziło zakaz GMO. W internecie znalazłem dziesiątki informacji w rodzaju "Gmina Kluczbork wolna od GMO", "Słupno bez GMO", "Wielkopolskie bez GMO" itd. itd. Radni Sejmiku Województwa Pomorskiego (też wolne od GMO) popierali "dużą ilość pomorskich rolników, którzy zaangażowali się w restrukturyzację swoich gospodarstw rodzinnych, dla których wprowadzenie GMO oznaczałoby stratę".

Czym jest GMO? Najbardziej typowy przykład to roślina, np. ziemniak lub pomidor, do której wprowadzono gen odpowiedzialny za powstawanie białka, którego obecność w roślinie sprawia, że nie jest ona atakowana przez owady. Liści ziemniaka nie zjada stonka, na pomidory nie wchodzą mszyce. Przykładem genu nadającego roślinom takie właściwości jest gen z bakterii glebowej Bacillus thuringensis, która, jak i jej gen, jest całkowicie nieszkodliwa dla człowieka i zwierząt. Stosowanie odmian "transgenicznych" zwiększa plon o około 20%, zmniejsza konieczność stosowania chemicznych środków ochrony roślin i - zdaniem poważnych naukowców i rolników – nie przynosi żadnych niekorzystnych skutków dla człowieka i dla środowiska.

Skąd więc opory przeciwko GMO?

Po pierwsze, to jedna z linii frontu w wojnie gospodarczej pomiędzy Europą a Stanami Zjednoczonymi. Stany są dużo bardziej zaawansowane w stosowaniu tej technologii, toteż farmerzy europejscy bronią się przed zalewem soi, kukurydzy i innych płodów rolnych i domagają się ograniczenia importu GMO. Przy tym zdarza się, że rolnicy najbardziej restrykcyjnego pod względem stosowania GMO kraju, jakim jest Francja, szmuglują nasiona transgenicznych roślin z Hiszpanii, gdzie uprawy GMO nie są zakazane.

Po drugie, GMO zostało uznane przez organizacje tzw. ekologiczne za coś nienaturalnego, sprzecznego z naturą, i co gorsza, przynoszącego zyski dużym koncernom, jak np. Monsanto. Z tego powodu na wszystkich zlotach tzw. antyglobalistów pojawia się temat GMO, ochoczo podchwytywany i nagłaśniany przez media.

Po trzecie i najważniejsze: ludzka głupota, lęk przed nowościami i całkowita nieznajomość problemu. W Irlandii, w związku z dyskusją na temat GMO, w ubiegłym roku na pytanie w ankiecie, czy rośliny a) normalne, b) transgeniczne mają geny, 68% respondentów odpowiedziało, że geny mają tylko te drugie.

Najlepiej obrazuje sprawę GMO casus Złotego Ryżu. Jest to odmiana, do której wprowadzono 8 genów niezbędnych do wytwarzania witaminy A. Dla setek milionów ludzi na Dalekim Wschodzie, dla których podstawą wyżywienia jest ryż, ta "złota" odmiana jest dobrodziejstwem. Ratuje ich przed licznymi chorobami, w tym ślepotą. Złoty ryż został skonstruowany w państwowej uczelni w Szwajcarii i za darmo przekazany do Międzynarodowego Instytutu Ryżu na Filipinach. Tam namnaża się go na wielką skalę i dostarcza rolnikom w najbiedniejszych regionach. Cała akcja jest finansowana przez agencje ONZ i organizacje pozarządowe.

Największym wrogiem GMO jest obecnie Green Peace – istnienie tej odmiany ryżu obala bowiem tezę, że GMO jest szkodliwe i wynalezione dla pognębienia biednych ludzi i wzbogacenia się koncernów. Dla tej organizacji Golden Rice jest koniem trojańskim, który otwiera drogę dla innych GMO.

Niesłychanie ostro wystąpił przeciwko Green Peace Norman E. Borlaug, laureat Pokojowej Nagrody Nobla, którą 35 lat temu otrzymał za stworzenie odmiany pszenicy Meksykanki, która była podstawą Zielonej Rewolucji w Indiach. Dzięki niej w Indiach od pół wieku nie notuje się klęsk głodu, a kraj ten stał się eksporterem pszenicy.

W artykule "Ending World Hunger" napisał: "Trzydzieści lat temu, w mojej mowie z okazji otrzymania Nagrody Nobla powiedziałem, że Zielona Rewolucja odniosła chwilowy sukces w walce człowieka z głodem. Jej wprowadzenie pozwoli na wykarmienie ludności świata do końca XX wieku (...) Obecnie świat dysponuje technologią, której wprowadzenie pozwoli na wykarmienie 10 miliardów ludzi. Ekstremiści z ruchów ochrony środowiska wywodzący się z bogatych krajów czynią wszystko, aby wykoleić postęp nauki. Małe, dobrze finansowane, głośne i antynaukowe ugrupowania zagrażają rozwojowi i zastosowaniu nowych technologii, niezależnie od tego, czy technologie te wywodzą się z inżynierii genetycznej, czy z metod tradycyjnych".

Borlaug jest optymistą i sądzi, że siły reprezentujące postęp zwyciężą, zwłaszcza że można liczyć, że uaktywnią się organizacje odpowiedzialne za wyżywienie krajów Trzeciego Świata. Sądzę też, że na naszym krajowym podwórku w końcu zwycięży rozsądek, choć atmosfera w Polsce nie wydaje się sprzyjać racjonalnym i pozytywnym działaniom. Polityków, działaczy samorządowych, parlamentarzystów nie interesują sprawy takie, jak edukacja czy nowe technologie, zarówno dla rolnictwa, jak energetyki. Jeżeli dyskutuje się o energii, to jedynie w kontekście afer i poszukiwania winnych prawdziwych i urojonych przestępstw. Zwróćmy uwagę na fakt, że w końcowym etapie prac nad nową ustawą o szkolnictwie wyższym nasz Sejm zdobył się jedynie na wprowadzenie zapisu dotyczącego lustracji dziekanów i rektorów a nie np. zapisu o ustawowym wspieraniu uczelni w działaniach na rzecz rozwoju nowych technologii. Myślę, że nasze środowisko nie jest też bez winy. Zbyt mało angażujemy się w promowanie osiągnięć nauki, zbyt mało wysiłku wkładamy w edukację społeczeństwa i zbyt słabo reagujemy na działania ludzi i organizacji prezentujących poglądy nienaukowe i sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem.

Łacińska nazwa naszego gatunku brzmi Homo sapiens – człowiek rozumny. Poznawszy zapis genetyczny człowieka otrzymaliśmy nie tylko podręcznik medycyny, ale i historii. Analizując DNA z zachowanych szczątków kostnych udowodniono, że współczesny człowiek nie pochodzi od Neandertalczyka, lecz od żyjących z nim jednocześnie ludzi z kultury Cromagnon – tych, którzy pozostawili po sobie wspaniałe malowidła naskalne m.in. w Lascaux. Czy ci ludzie byli różni od nas? Kilkadziesiąt tysięcy lat to dla ewolucji okres stosunkowo krótki. Na poziomie DNA różnice między nami a nimi nie przekraczają ułamka procenta. Potrafili posługiwać się mową, malować, używali instrumentów muzycznych. Z pewnością – wiedzieli dużo mniej od nas o otaczającym świecie, nie potrafili wytworzyć pary, elektryczności czy rozbić atomu. Nie potrafili też budować komór gazowych.

Jedno jest pewne. Po nich dziedziczymy ogromną większość naszych genów, w tym te, które decydują o zdolnościach, talentach, inteligencji. Te cechy są również uwarunkowane genetycznie, podobnie jak kolor oczu czy skóry. Niedawno jeden z genetyków z Harwardu stwierdził, że nawet skłonność do mistycyzmu jest genetycznie uwarunkowana i że u ludzi głęboko religijnych występuje odmienna niż u pozostałych forma genu odpowiedzialnego za powstawanie jednego z przekaźników nerwowych funkcjonujących w mózgu. Czy w przyszłości stanie się możliwe manipulowanie genami warunkującymi te cechy, które, jak się nam wydaje, są najważniejszymi dla istoty człowieczeństwa? Będzie to bardzo trudne, bo większość cech związanych z pracą naszego układu nerwowego zależy od bardzo wielu genów.

"Poprawianie" człowieka nie wydaje się mieć sensu, chyba że są to manipulacje genetyczne dokonywane w celu wyleczenia z groźnej choroby. Myślę, że można mieć zaufanie do uczonych i lekarzy, że nie wykorzystają możliwości stworzonych przez genetykę do celów sprzecznych z zasadami etyki. Wystarczy popatrzeć wstecz: widzimy Pasteura, Flemminga, Skłodowską i wielu innych, wspaniałych dobroczyńców ludzkości. Postacie w rodzaju doktora Frankensteina są wyłącznie tworami naszej wyobraźni.


Fragmenty wykładu inauguracyjnego prof. Piotra Węgleńskiego, kierownika Zakładu Genetyki UW, wygłoszonego podczas wspólnej inauguracji roku akademickiego 2005/2006 Uniwersytetu Warszawskiego i Akademii Medycznej w Warszawie.

Najpopularniejsze artykuły