25. april: Verdens DNA-dag
Opdagelsen af DNA er en af de vigtigste milepæle i videnskabens historie og er den dag i dag grundlaget for mange medicinske opdagelser og fremskridt. Den 25. april er dagen, hvor to hovedpassager i genetik og i forlængelse heraf i videnskab generelt mindes:
- opdagelsen af strukturen af DNA-dobbelthelixen i 1953
- færdiggørelsen af Human Genome Project i 2003, 50 år senere.
Derfor er denne dato blevet en dag til minde om disse to milepæle, men DNA-dagen er også en dag til at udvide viden.
Den dobbelte helix
DNA-strukturen blev offentliggjort i Natur magasin under navnet James Watson og Francis Crick, som begge sammen med Maurice Wilkins vandt Nobelprisen for deres efterforskningsarbejde i 1962.
Den store oversete i denne historie var Rosalind Franklin, forfatteren af røntgenbillederne, der var afgørende for at nå denne vigtige videnskabelige milepæl. Du kan se denne dokumentar, hvis du vil vide lidt mere om Rosalind Franklin.
Den dobbelte helix er det koncept, der bruges til at beskrive strukturen af et DNA-molekyle, som det er konstrueret af to strenge, der fletter sig sammen på en helicoidal måde. Hver streng har en rygrad af kulhydrat- og fosfatgrupper. Forbundet til hvert kulhydrat er der en af 4 baser: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) eller thymin (T). Begge strenge bevarer deres forbindelse på grund af bindingerne dannet mellem følgende basepar: adeninbindinger med thymin; og cytosin med guanin.
Denne opdagelse ændrede for altid vores forståelse af genetik og studiet af, hvordan den fysiologiske og fysiske arv overføres fra en generation til en anden.
Det menneskelige genom-projekt
I løbet af årtierne er der blevet gjort flere og flere DNA-relaterede opdagelser, som førte til en dybere forståelse af DNA. Alligevel forblev det komplette genom en udfordring, indtil videnskabsmænd i 2003 afsluttede et projekt for at kortlægge hele det menneskelige DNA. Mere end 20,000 gener blev identificeret, og sekvensen af tre billioner basepar, der omfatter det menneskelige genom, blev bestemt.
Francis Collins, direktøren for National Human Genome Research Institute, udtalte, at genomet er som en bog med flere anvendelser: det er gyldigt som en fortælling om den menneskelige arts rejse over tid, som en utrolig detaljeret plan for at konstruere hver celle af organismen og naturligvis som et værktøj, der giver sundhedsprofessionelle nye måder at behandle og frem for alt forebygge sygdom på.
Men selvom det menneskelige genom-projekt blev afsluttet i 2003, er det faktisk i slutningen af marts 2022, hvor det 100 % komplette menneskelige genom, inklusive gentagne DNA, vil blive offentliggjort for første gang.
Den mest almindelige form for gentagne DNA er tandem-gentagende blokke af DNA kaldet satellitter. Disse er samlet i enderne af kromosomerne i områder kendt som telomerer, som beskytter kromosomerne mod nedbrydning under DNA-replikation.
Dette er en ny videnskabelig milepæl, da hullerne i 2003 endelig er blevet udfyldt. Find ud af mere om Human Genome Project.
Det menneskelige genom og sundhed
Human Genome Project har været grundlæggende for at forstå menneskelig genetik, hvilket har ført til adskillige fremskridt inden for forskellige sundhedsområder.
Nogle af de områder, hvor projektet har haft en væsentlig indflydelse, omfatter:
- Diagnose og behandling af genetiske sygdomme.
- Personlig medicin. For eksempel kan genominformation bruges til at vælge det mest effektive lægemiddel til en specifik patient og undgå medicin, der kan have farlige bivirkninger (farmakogenetik).
- Forskning i kompleks sygdom. Genetiske varianter forbundet med komplekse sygdomme (dem forårsaget af interaktionen mellem flere genvarianter og miljøfaktorer) er blevet identificeret, hvilket fører til en bedre forståelse af den underliggende biologi af disse sygdomme og identifikation af nye terapeutiske mål.
- Udvikling af genterapier. Information fra det menneskelige genom har været afgørende for udviklingen af genterapier, som involverer korrigering eller eliminering af defekte gener til behandling af genetiske sygdomme.
Vi vil videreudvikle diagnosen af genetiske sygdomme med et eksempel: cystisk fibrose. Cystisk fibrose er en genetisk sygdom, der hovedsageligt påvirker lungerne og fordøjelsessystemet og er forårsaget af mutationer i CFTR-genet (Cystisk fibrose transmembran konduktansregulator). Det er en genetisk sygdom med en autosomal recessiv arv: for at en person skal have sygdommen, skal de have arvet to kopier af det muterede CFTR-gen (en fra hver af deres forældre).
CFTR-genet blev beskrevet som årsagen til cystisk fibrose i 1980'erne. Dette gen koder for et homonymt protein, der findes i cellemembraner med eksokrin funktion, hvilket betyder, at det syntetiserer stoffer, der frigives til eller på overfladen af andre kropsorganer. CFTR-proteinet letter transporten af chloridioner fra indersiden til ydersiden af cellen aktivt over cellemembranen. Hos patienter med cystisk fibrose fungerer CFTR-proteinet ikke korrekt, hvilket resulterer i en ophobning af tykt, klæbrigt slim i lungerne og andre organer, hvilket gør vejrtrækningen vanskelig. Derudover gør det mennesker med sygdommen mere modtagelige for luftvejsinfektioner. Slimopbygningen kan også blokere bugspytkirtlens kanaler, hvilket forhindrer bugspytkirtlen i at producere nok fordøjelsesenzymer til at nedbryde mad. Dette kan føre til fordøjelsesproblemer og forkert optagelse af næringsstoffer.
Cystisk fibrose er en kronisk, progressiv sygdom, hvis symptomer varierer fra person til person. De mest almindelige symptomer omfatter dog kronisk hoste, åndenød, tilbagevendende lungeinfektioner, besvær med at tage på, fordøjelsesproblemer og væksthæmning.
Selvom der ikke er en kur mod denne sygdom, er der behandlinger, der kan hjælpe med at kontrollere symptomer og forbedre livskvaliteten for de berørte. Behandlinger kan omfatte medicin, der hjælper med at lette slim i lungerne, åndedrætsbehandling, kosttilskud og andre terapier til behandling af fordøjelsesproblemer. Forskningen fortsætter, og nye terapier og behandlinger forventes at blive udviklet.
Takket være viden opnået fra Human Genome Project og fremkomsten af sekventeringsteknikker er læring om denne sygdom steget enormt i de seneste år. Der kendes mere end 2,000 mutationer i CFTR-genet, der kan føre til cystisk fibrose. Nogle modifikationer er mere almindelige i visse etniske grupper, og sværhedsgraden af sygdommen kan variere afhængigt af typen af mutation.
Diagnose af cystisk fibrose er baseret på genetisk testning for at identificere mutationer i CFTR-genet. Disse tests kan udføres hos personer, der har symptomer på sygdommen, og hos personer, der er bærere af en CFTR-genmutation, og som kan give den videre til deres børn.
24Genetics' hovedmål er at hjælpe mennesker ved at give dem personlig, videnskabsbaseret genetisk information til at træffe de bedste beslutninger for deres sundhed og velvære.
At se ens genetiske disposition for en specifik sygdom giver os mulighed for at tage forebyggende handlinger og særlig omhu. Ud fra dette princip udspringer præcisionsmedicin, som du kan lære mere om i dette indlæg on vores blog.
Bibliografi
[1] Christodoulou J. (2003). Det menneskelige genom-projekt: muligheder, udfordringer og konsekvenser for befolkningsscreening. Det sydøstasiatiske tidsskrift for tropisk medicin og folkesundhed, 34 Suppl 3, 234-238.
[2] Deoxyribonukleinsyre (DNA) (nd). Hentet 17. april 2023 fra https://www.genome.gov/genetics-glossary/Deoxyribonucleic-Acid
[3] Rosalind Franklin var så meget mere end DNA'ets 'forkerte heltinde'. (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 menneskelige genom-projekt og dets anvendelser [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 fibrose. Lancet (London, England), 373(9678), 1891-1904. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(09)60327-5.
[6] Welsh, MJ, & Smith, AE (1993). Molekylære mekanismer for CFTR-kloridkanaldysfunktion i cystisk fibrose. 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 lægemiddelovervågning ved cystisk fibrose og sammenhænge med lungeeksacerbationer og lungefunktion. Respiratory medicine, 212, 107237. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2023.107237
