Izadi Jakintza»Izadi jakintza

Giza genoma proiektua

LABURPENA: Giza genoma osorik kartografiatzea eta sekuentziatzea da GIZA GENOMA PROIEKTUAren helburua. Bi eragiketa desberdinen bidez burutzen da kartografia lan hori: mapa genetikoa egitea, hots, mutazio puntu biren arteko distantzia neurtzea, kromosomen berkonbinazoan gertatzen den banantze maiztasuna kalkululatuz; eta mapa fisikoa egitea, hots, murrizketa entzimak erabiliz lorturiko DNA genomikoaren zatiak ordenatzea. Sekuentziazioa, ordea, genoma osoaren nukleotidoen sekuentziaren ezagutzea da. Datorren mendearen hasieran, ustez, amaitua izango den proiektu honek itxaropen handiak piztu ditu lortuko diren datuen inguruan, eta arazo etikoak jarri ditu ezagutza horretaz egingo den erabilera dela eta.1986-1987an, zientzialari batzorde batek Giza Genoma Proiektua izenez ezagutzen den zientzia proiektua burutzea proposatu zien Estatu Batuetako Energia Departamentuari eta Osasun Erakunde Nazionalari.
Proiektu horren helburua giza genoma erabat sekuentziatzea da, hau da, genoma haploidea osatzen duten hiru mila milioi baseen sekuentzia zehaztea. Esan behar da genoma “sekuentziatzea” ez dela genoma “deszifratzea”; izan ere, osatzen duten 3.000 milioi base era lotuan “irakurtzeko” gai izatea da genoma sekuentziatzea; genoma deszifratzeak, aldiz, sekuentziaren geneetako bakoitzari dagozkion proteinen funtzioa identifikatzea ekarriko du.
Proiektua gauzatu ahal izateko, Estatu Batuetako Kongresuak 200 milioi dolarreko inbertsioa onartu zuen urteko. 1989an abiatu zen proiektua eta lehen aldian James Watson izan zen haren zuzendaria. Proiektuaren izaria ulertu ahal izateko, giza genomaren neurria eta ezaugarriak hartu behar dira kontuan.

Giza genomaren tamaina eta ezaugarriak

Genoma haploide osoak, gutxi gorabehera, DNAren 3.000 milioi base pare ditu (6.000 milioi base pare zelula diploide bakoitzeko). Baseen sekuentzia liburu batean inprimatuko balitz, orri bakoitzean milioi bat base pare ezarriz, liburu horrek 3.000 orri izango lituzke. Liburu hori, giza genomaren hiztegia, 23 ataletan ordenatua izango litzateke, kromosoma pare bakoitzeko atal bana: lehen 22 atalei autosomak eta azkenekoari kromosoma sexualak egokituko litzaizkieke. Atal bakoitzeko orri kopurua kromosomen tamainaren arabera aldatuko litzateke.Alabaina, gizakiengan proteinak kodetzen dituzten geneen kopurua 100.000 ingurukoa dela kalkulatzen da, batez besteko neurria 1.000 base parekoa dela. Horrek esan nahi du genomaren 3.000 milioi baseetatik 100 milioi baizik ez direla geneek okupatzen dituztenak, gainerakoa “gehiegizko” DNAri legokioke. Soberakin horren parte bat intronei dagokie eta beste parte bat kodetzaile ez den eta geneen artean dagoen gehigarrizko DNAren segmentu luzeetan aurkitzen da.
217Gehiegizko DNAren beste parte bat gene jakin batzuren kopia kopuru handia dagoelako esplikatzen da, hala nola kopia anizkoitzeko geneak (ehundaka kopia batzuk) histonek eta RNA erribosomikoek kodetua.
Halaber, badira oso antzekoak diren kopiak, elkarren antz andia duten gene funtzionalen aldaera desberdinak direnak (ez aleloak), proteina berdin edo berdintsuetarako kodetzen dutenak baina ehun berezietan edo hazkuntzaren une jakinetan azaltzen direnak. Sekuentzia errepikatu horiek genomaren alde jakin batean egon daitezke, edota banaturik, bai eta kromosoma desberdinetan ere.
“Gehiegizko” DNAren beste beste zati bat pseudogene izeneko gene ez funtzionalen kopia anizkoitzak dira. Pseudogene horiek ezin dira azaldu, edo mutazioak jasan dituztelako edo eragilerik edo sekuentzia erregulatzaile egokirik ez dutelako.
Amaitzeko, badira DNAren sekuentzia oso errepikatuak edo sekuentzia bakuneko DNA izenez ezagutzen diren DNAren sekuentziak.
Sekuentzia errepikatuak dituzten familia horiek ehundaka mila, edo baita miloika elementu errepikatu izan ditzakete, eta ohiko neurria 5-10 base parekoa da (banaka batzuk 200 edo 300 base pareetara iristen dira). Asko errepikatzen diren sekuentziahoriek bata bestearen ondoren kokaturik (“tandem” eran) zein barreiaturik egon daitezke.

Giza genomaren kartografia eta sekuentziatua

Bi epe desberdinetan ekiten zaio giza genomaren ikerketari: kartografia eta sekuentziatzea. Hiztegiaren konparazioari berriro helduz, genomaren kartografia egitea 23 atalak 1.etik 3.000.erainoko orrialdetan jartzea da eta sekuentziatua orriak “hitzez betetzea” izango litzateke.

Genomaren kartografia

Bi lan desberdinen bidez burutzen da kartografia: mapa genetikoa egitea eta mapa fisikoa egitea.
1.1. Mapa genetikoa egitea genomaren baitan erreferentzia puntu sail bat (“zuinak” edo “mugarriak”) jartzea da. Erreferentzia puntu horiek puntu polimorfoak (mutazio edo aldakortasun puntuak) badira, bi puntuen arteko distantzia genetikoa neur daiteke berkonbinatze kromosomikoan gertatzen den banantze maiztasuna aztertuz. Zentimorgana da mapa genetikoaren banakoa eta bi aleloen artean banantze maiztasuna ehuneko batean gertatzen dela adierazten du.
Mapa honek, lehendik zehaztutako erreferentzia puntuen —zuinen— artean hainbat gaisotasunen geneak kokatzeko aukera eman du. 1996ko martxoan, 23 kromosometako 2.335 markatzaile edo erreferentzia puntuz hornituriko mapa genetikoa aurkeztu zuen Parisko Genethon-eko taldeak.1.2. Mapa fisikoa egitea murrizketa entzimak erabiliz lorturiko DNA genomikoaren zatikiak ordenatzea da. Lan hori burutzeko banako berari dagozkion DNAren milaka kopia ebakitzen dira eta gero, erabileraren ondoriozko galeren ondoren, genoma beraren hamar ale lortuko dira, leku desberdinetik ebakiak eta halako eran non kopia desberdinen zatikiak elkarren gainka jarririk, genomaren “puzzlea” berregin daitekeen, zatikiak binaka konparatuz gainjartzen direnak aurkitu ahal izateko..
Genomaren kopia desberdinak leku desberdinetatik ebaki ahal izateko , txegoste partziala egiten da , hau da , murrizketa entzima erabiltzen da jopuntu guztietan ( ezagutza gune guztietan ) ebaki ez dezan , adibidez , 250 alditan behin. Hori lortzeko , oro har , entzimari , eragile izateko behar dituen zenbait gai kentzen zaizkio , eta hala , murrizketa entzima baten bidez , hots , genoma , printzipioz , 4. 000 basetan behin moztu beharko lukeen baina 250 alditan behin baizik ez diharduen entzima baten bidez , milioi bat base duten zatikiak lortzen dira , genomaren kopia desberdinetan leku desberdinetatik ebakiak.Genomaren hamar kopia horiek leku desberdinetatik ebaki ondoren, zatikiak klonatu egiten dira garagardo legamiaren zeluletan zatiki bakoitzaren kopia asko lortzeko eta haiek elkarren gainka jarriz behar diren egiaztapenak egin eta ondoko sekuentziatzea burutu ahal izateko. Bakterioen ordez legamia zelulak erabiltzen dira, zeren eta horietan DNA zatiki askoz handiagoak (milioi bat basekoak barne) sar baitaitezke,legamia artifizialen kromosomak (YAC deiturikoak) sortuz. Halako kromosomek ondoko zerak dituzte: legamiaren segmentu zentromeriko bat, erreplikazio funtzionalaren eragile bat legamian, legamia gen gutxi batzuk, klonatu nahi den DNA zatikia eta legamiaren segmentu telomerikoak muturretan.
Behin klonazioa burutu ondoren, kolonia bateko zelula guztiek YAC bera dute edo, berdin dena, genomaren zatiki bera.
Horrenbestez, zatiki klonatuen banku bat lortzen da, laboratorioko hozkailu batean gordetzeko modukoa.
Genomaren 10 kopietatik datozen zatikiekin mapa fisikoa egin ahal izateko, puska bakoitzaren aztarna genetikoa atera behar da, eta aztarna genetikoak bina-bina konpazatikiakratu (500 milioi konparazio inguru) elkarren gainka ongi datozenak aurkitzeko.
Konbinazio kopurua hain handia izateak programa informatikoak erabiltzera behartzen du; ordenagailuen lana, mapa fisikoa mapa genetikoarekin korrelazioan jarriz egiaztatzen da.
1992an, Frantziako Généthon-eko ikertzaile taldeak giza genomaren mapa fisikoaren %50 inguru eta 21 kromosomaren kartografia osoa burutua zegoela adierazi zuten.
Urte hartan jakinarazitako usteen arabera, genomaren kartografia osoa zenbait urtetako kontua zen.

Genomaren sekuentziatzea

Kartografiarako lorturiko zatiak luzeegiak direnez, 500 base inguruko puskatan zatitubehar dira nukleotidoen sekuentzia lortzeko.
Milioi bat base duen zati beraren hamar kopiak ebaki, 500 baseko 2.000 puskatan bakoitza, klonatu eta ordenatu egiten dira, mapa fisikoa moldatzerakoan bezalaxe.
Ondoren, 500 baseko puska bakoitza sekuentziatzen hasten da, Allan Maxam eta Walter Gilberten metodoaren arabera. Aise ulertuko denez, genomaren mapa egiteak eta sekuentziazioak duten tamaina eta konplexutasuna dela eta, prozesuak nahitaez automatizatu beharra dago. Ikerketa zentroek robot kateak erabiltzen dituzte DNA ateratzeko, kartografiatzeko, sekuentziatzeko, sekuentziak analizatzeko, etab.
Genoma zatien sekuentziatzea egiten den aldi berean, cDNA-en sekuentziatzea egiten da. Goian adierazi bezala, murrizketa entzimen erabileraren aurrean, cDNAk geneak ordezkatzea da metodo honen abantaila; baina, genomaren DNA zelula guztietan badago ere, badu desegokitasun bat, RNAm-a genea azaltzen ari den zeluletan baizik ez dagoela alegia. Eragozpen horiek gorabehera, gene sekuentzia milaka batzuk lortu ahal izan dira.1986-1987an Giza Genoma Proiektua ezagutarazi zenean, zientzialari batzuek zalantzan jarri zuten hori burutu zitekeenik, esanez proiektuaren tamainak, bai lanaren aldetik eta bai ekonomiaren aldetik, eskatuko lituzkeen inbertsioekin beste edozein alorretako ikerketak geldiaraziko lituzkeela.
Prozesuen automatizazioak eta proiektu honetarako izendatutako aurrekontuak bestelako ikerketei zegozkienekin egindako konparazioak aurkako horien esanak gezurtatu dituzte. Hala eta guztiz, arazo etikoak egun ere eztabaidatzen ari dira.
Baldin eta giza genomaren kartografiak eta sekuentziatzeak eritasun genetikoen eragile diren geneen kokaera ezagutzeko aukera emango badu ere, eta horrenbestez jaio aurretik halakoei buruzko diagnosiak eta tratamendu eginkorra aurkitzeko aukera emango badu ere, sendagintzako erabilera horiek ez dituzte, horrenbestez, zenbaitarazo etiko ezkutatzen. Hona horietariko batzuk: genomaren sekuentzia patentatu ahal izango da?, merkatuan ustiatu ahal izango da?, zilegi ote da giza espeziearen herentziazko ondarea erostea eta saltzea?, pertsona baten DNAren datuak zabaldu ahal izango dira?, etab.
Eric Lander, Harvard Unibertsitateko giza genetistak lau galdera plazaratu zituen gogoeta egiteko: 1. Abortatzeko eskubide konstituzionala erabatekoa den bitartean, hautaketa ez da inoiz erraza izaten. Eman dezagun haurdunaldiaren hasieran zuk bazeneki egiatan haur horrek: a) 9 hilabeteetan hil beharko duela bizkarrezurreko gihar atrofiaz, eritasun genetiko hilgarri horren ondorioz; b) bizitza osoan fibrosi zistiko izeneko eritasun kroniko mingarria jasan beharko duela, eta 20 urte inguru dituenean hilko dela;c) Huntingtonen eritasuna izango duela 40 urte dituenean eta 50 edo dituenean hilko dela; d) Alzheimer eritasuna izango duela 60 urte-edo dituenean; e) sortzez gorra izango dela; f) nanoa izango dela, baina horretaz aparte, osasuntsua; g) depresio maniako larrirako joera izango duela, partez botiken bidez kontrola daitekeena.
Abortatzea hautatuko zenuke? (Demagun zu nahiko gaztea zarela eta, nahi izanez gero, haur gehiago izatea zentzuz itxaro izatekoa duzula). Zure aukera alde batera utzita, beste bikote batek hala egitea ez-etikotzat joko zenuke? Zein printzipiotan oinarritzen dituzu zure hautabide horiek? 2. Demagun zeuk jakin zenezakeela ziurtasun osoz jasan beharko duzula: a) Huntingtonen eritasuna 40 urte inguruan; b) Alzheimeren eritasuna 60 urte inguruan.Cohen doktoreak “Esperantzaren geneak” liburuan ondoko ariketa hau proposatzen du: Kartografia fisikoaren artearekin ohitu nahi baduzue, eta hau iradokizun soil bat besterik ez da, gehien gorrotatzen duzuen liburuarekin trebatzen ahal zarete.
1) Eros itzazue liburu horren hamar ale 2) Orri guztiak erauzi eta arretaz ezaba ezazue orri zenbakia (bestela oso erraza bailitzateke).
Ale bakoitzeko orriak hogeita hamarna letrako puska horizontaletan moztu (hau da, hiru-sei testu lerro ingurukoak). Xehetasun hori, “ingurukoak” alegia, garrantzitsua da. Halako polimorfismo bat onartu behar baita, hein bateko aldakortasuna ebakitzeko moduan: berdina izanagatik ere, hamar liburuetako testua ez da leku berberetatik moztu behar ale bakoitzean. Nahas itzazue hain alaikiro sakrifikatu dituzuen hamar liburu horietako orri puska guztiak pila batean.
3) Hamar ale xehatu horiekin jatorrizko testua berregitea da jokoaren helburua. Ez egin tranparik ukitu gabeko hamaikagarren ale baten laguntzaz.
Liburu horiek, bakoitza mila eta bostehun puskatan mozturik, osaturiko metarekin, testua berregin ahal izango duzu elkarri egokitzen zaizkion esaldi zatiak bata bestearen gainean ezarriz… Hamabost mila esaldi zatirekin ez dituzue 225 milioi konparazio besterik beharko… eta lana erraztuko zaizue esaldiak arazorik gabe irakurriko dituzuelako… Hori lortzen duten lehenengoek liburuaren ale bat jasoko dute dohainik, ale berria eta osoa! Emozio gehiago jarri nahi baduzue, saio bat egin ezazue ezagutzen ez duzuen hizkuntza arrotz batean idatzitako liburu beraren hamar alerekin. Orduan, zalantzarik gabe, ordenagailu baten laguntza beharko duzue, giza genomaren kartografoen modura… Mota honetako ariketa batean iharduteari alergia badiozue, 12-15 urte arteko seme-alabeei proposatu jokoa. Horiek izugarri gustukoa baitute gauza bat desmontatzea berriro montatzen hasteko, zientzialariek bezalaxe, haur handi batzuk besterik ez baitira horiek, mundu guztiak dakienez…