PAP - Polonia dla Polonii

Rezultatem tych badań było zaobserwowanie podobieństw w procesach komórkowych prowadzących do rozwoju dorodnych owoców u roślin i powstawania komórek rakowych u człowieka. Obecnie pracuje nad nowymi metodami przewidywania struktur białkowych. Ponadto dr Meller, jako jeden z niewielu Polaków został zaproszony do napisania artykułu dla Encyclopedia of Life Sciences - znaczącego przedsięwzięcia wydawniczego w naukach biomedycznych.

1. Człowiek wyruszył na podbój ludzkiego genomu. Jest to z pewnością jedno z najważniejszych wyzwań naukowych nadchodzącego wieku. Jak wyglądają nowoczesne badania genomów?

W skrócie, są do tego zaprzęgnięte fantastyczne technologie, które umożliwił rozwój fizyki i chemii, jak również wszelkie moce komputerowe udostępniane przez równie imponująco rozwijające się technologie informatyczne. Jednym z powodów ku temu jest charakter samego procesu odkodowywania genomów, który jest obliczeniowo bardzo kosztowny. Skład chemiczny DNA na poziomie czterech zasad (A,T, G i C) odcyfrowuje się najpierw dla krótkich fragmentów łańcucha, o trudnej do kontrolowania długości i schemacie nakrywania z innymi fragmentami. Następnie dziesiątki tysięcy takich fragmentów trzeba złożyć w całość, wykorzystując algorytmy komputerowe wymagające dużych mocy obliczeniowych. To trochę tak, jakby kamień z Rosetty znaleziono w tysiącach kawałków, co z pewnością nie ułatwiłoby zadania J. F. Champollionowi. Oczywiście późniejsza analiza genomów, ich porównywanie, wyznaczanie funkcji genów, struktur białek itp. byłyby również niemożliwe bez potężnych komputerów.

2. Jak Pan myśli, kiedy możliwe będzie poznanie sekwencji genomu ludzkiego?

Istotnie, mimo hucznej uroczystości w Białym Domu kilka miesięcy temu, w czasie której ogłoszono zakończenie prac nad odkodowywaniem ludzkiego genomu, pytanie to jest ciągle aktualne. Jak żartowali później, zarówno członkowie drużyny Johna Craiga Ventera, jak i badacze z Whitehead Institute, był to jedyny sposób, aby dziennikarze przestali zasypywać naukowców pytaniami, o to kto jest bliższy wygrania wyścigu i by można było wrócić do pracy. Nie jest jednak tak źle - około 95% genomu jest już znane w postaci w miarę dokładnego draftu. Problem polega raczej na tym, że ciągle nie wiemy rzeczy absolutnie kluczowych dla zrozumienia naszej biologicznej konstytucji. Nie wiemy nawet ile genów zawiera nasze DNA (różne szacunki są zawstydzająco rozbieżne, mówi się o liczbie 70 tys., ale i 150 tys.), a to geny definiują białka z ich specyficznymi funkcjami. Nawet jednakże poznanie wszystkich kodujących fragmentu genomu (genów) to tylko początek drogi. Czeka nas żmudne, wieloletnie odkrywanie funkcji białek i innych molekuł zdefiowanych przez nasze DNA.

3. Jakie będą konsekwencje tego odkrycia?

Na ten temat napisano już bardzo wiele w ostatnich miesiącach. Ja chciałbym zwrócić uwagę na jeden tylko aspekt, być może nieco anegtotyczny, ale dobrze oddający charakter głębokich zmian społecznych, które nas czekają. Już wkrótce do agencji matrymonialnych będzie się wysyłało, oprócz zdjęcia i adresu e-mailowego, również zapis 3 miliardów liter definiujących nasz osobisty łańcuch DNA.

4. Postrzeganie człowieka jako skomplikowanej maszyny genowej z pewnością ma znaczny wpływ na rozwój współczesnej myśli humanistycznej. Jak Pan myśli, w jakim stopniu nauka oddziałuje na filozofię, zmienia nasz światopogląd?

W stopniu ogromnym. W zasadzie od czasów neopozytywizmu filozofia jest albo redukowana do próby zrozumienia nauki, albo też powstaje w opozycji do nauki. Genetyka i biologia molekularna istotnie wpychają nas w ramiona determinizmu biologicznego i będzie to stymulować wiele burzliwych debat.

5. W jaki sposób rozwój techniki wpływa na rozwój nauk przyrodniczych?

To jest zamknięte koło - rozwój nauki stymuluje rozwój techniki, a ten z kolei służy dalszemu rozwojowi nauki. Pewne eksperymenty są możliwe tylko przy określonym poziomie rozwoju technologii, a większość współczesnych technologii jest wynikiem eksperymentów i stymulowanych nimi teorii. Zrozumienie struktury DNA było możliwe dzięki rozwojowi technik dyfrakcji promieni roentgenowskich, będących ukoronowaniem dzieła Roentgena i Bragga oraz lat wysiłków techników i badaczy, mających na celu skonstruowanie lepszych źródeł promieni X. Interesujące jednak, że to rewolucja przemysłowa i technologiczna, jaka nastąpiła najpierw w XVII wieku w Anglii i Holandii, zaowocowała powstaniem nauki zinstytucjonalizowanej we współczesnym rozumieniu. Tak więc wydaje się uzasadnione mówienie o nauce jako wytworze technicznej cywilizacji kapitalizmu. Cywilizacji, która tak się od nauki uzależniła, że bez jej dalszego rozwoju nie mogłaby przetrwać w niezmienionym kształcie.

6. Prowadzenie badań naukowych z dziedziny biologii finansowo zależne jest od potężnych konsorcjów i firm. Jakie to ma znaczenie dla prowadzących badania?

Z jednej strony rodzi to problemy, jak chociażby problem patentów, za pomocą których firmy prywatne próbują zdefiniować swoje porcje niezwykle smakowitego i dochodowego ciasta. Patenty takie w wielu przypadkach utrudniają prowadzenie badań, czyniąc je także droższymi. Jest jednak również wiele pozytywów. Konkurencja ze strony Celery, na przykład, zmobilizowała wysiłki konsorcjum finansowanego ze środków publicznych i zaowocowała kilkuletnim przyspieszeniem odkodowania ludzkiego DNA.

7. Jak przebiega prowadzenie badań w naszym kraju? Kto je sponsoruje?

Muszę przyznać, że mnie zdumiewa, iż przy całej szczupłości nakładów na badania naukowe, badania takie nie tylko są jeszcze prowadzone, ale w wielu dziedzinach są one ciągle na światowym poziomie. Wspaniale świadczy to o polskich środowiskach akademickich. Niedawno odbyła się w Kalifornii konferencja poświęcona postępom badań nad problemem zwijania białek (protein folding) - kluczowym dla zrozumienia ich funkji i w konsekwencji zrozumienia genomów. Język polski był tam niemalże drugim językiem oficjalnym, a polski wkład w tę dziedzinę jest niepodważalny.

8. Przejdźmy jednak do kwestii bardziej szczegółowych: skąd w organizmie biorą się komórki rakowe?

Z błędów w kodzie genetycznym. Cykl rozwojowy komórek jest sterowany przez niezwykle złożone i subtelne mechanizmy kontrolne, w które zaangażowanych jest wiele białek. Swoją drogą ten autoregulacyjny aspekt jest często pomijany: geny kodują białka a te z kolei, oprócz innych funkcji, regulują (w odpowiedzi na sygnały otrzymywane ze środowiska zewnętrznego) ekspresję genów czyli procesy prowadzące do wytwarzania białek w oparciu o kod genetyczny. Wśród wielu genów (białek) wpływających na cykl podzału komórkowego dwa są szczególnie często uwikłane w powstawanie nowotworów. Są one znane pod kodami p21 oraz p53. Pierwszy z nich koduje rodzaj molekularnego przełącznika. Gdy jest on włączony, dochodzi do podziału komórkowego. Wystarczy jeden, specyficzny błąd (mutacja) w tym genie, aby wyłącznik ten przestał się wyłączać, prowadząc do niekontrolowanych podziałów. Rola p53 jest odwrotna. Normalnie jego zadaniem jest doprowadzenie do naprawy błędów, które mogą się pojawić pod wpływem wielu czynników w DNA. Jednak błąd w samym p53 prowadzić może do tego, że przestaje on spełniać swoją funkcję i błędy w innych genach zaczynają się propagować. W ogólności należy pamiętać, że jest wiele rodzajów nowotworów ze specyficznymi mechanizmami ich powstawania, co zresztą jest jednym z głównych powodów, dla których walka z nimi jest tak trudna.

9. Czy możliwe będzie przekształcenie komórek rakowych w zdrowe?

W zasadzie tak - na przykład poprzez wprowadzenie niezmutowanych wersji kluczowych białek, bądź poprzez wprowadzenie agentów blokujących niepożądane mutacje. Trzeba jednak pamiętać o całej złożoności procesów regulujących podziały komórkowe czy też programujących śmierć komórkową. Interwencja chirurgiczna, a przede wszystkim prewencja (i być może terapie genowe) w oparciu o szczegółową znajomość osobniczych wariacji pozostaną naszą podstawową bronią.

10. Biologia zmieniła się z tradycyjnej nauki opisującej budowę i funkcjonowanie żywych organizmów w dziedzinę, która manipuluje ich cechami dziedzicznymi. Jak dalece może człowiek ingerować we własną biologię?

Jeśli jest to pytanie o to jak dalece można ingerować w biologię człowieka i jego otoczenia bez wywoływania poważnych skutków negatywnych, to ja oczywiście nie znam odpowiedzi. Jeśli natomiast jest to pytanie jak dalece ludzie są w stanie posunąć się próbując, to uważam, że tego nie sposób będzie zatrzymać. Stawką jest bowiem mit "lepszego" świata z możliwością wydłużenia ludzkiego życia. Za iluzje lepszego świata przyszło nam już płacić wielokrotnie, ale nic nie daje mi wiary w to, że zmądrzeliśmy. Nawet jeśli tym razem cena może być wyższa, niż kiedykolwiek w przeszłości. Z drugiej strony nie można całkowicie wykluczyć, iż tym razem jesteśmy blisko pozytywnego rozwiązania problemu teodyceji. Jeśli bowiem unikniemy zagrożeń i zdołamy usunąć z powierzchni Ziemi cierpienie, mniej będziemy też skłonni kontestować dzieło stworzenia.

11. Powstaje coraz więcej biowynalazków, jeżeli wspomnimy chociażby tworzenie organizmów transgenicznych. Jak zmieni/zmienia się oblicze współczesnej medycyny, farmakologii, rolnictwa?

Zmienia się w tempie zapierającym dech. Poprzez inżynierię genetyczną możliwe stało się przekroczenie barier miedzygatunkowych, ktore hamowaly dotąd odwieczne próby podejmowania inżynierii biologicznej, opartej na wykorzystywaniu naturalnej zmienności i selekcji. Ludzkie DNA zostalo z sukcesem zaimplantowane u myszy, aby produkować na przyklad cenne składniki osocza krwi, geny bakterii odpornych na herbicydy zostały wprowadzone do wielu roślin uprawnych, aby uczynić je odpornymi na działanie herbicydów. Genetycznie zmodyfikowane organizmy są już dziś ważną częścią przemysłu farmaceutycznego i rolnictwa, i mimo oporu opinii publicznej (zwłaszcza w Europie) trudno sobie wyobrazić, aby ograniczono ich rolę, nie mówiąc o całkowitej rezygnacji. Jeszcze większe nadzieje, ale i kontrowersje, dotyczą badań nad klonowaniem organizmów czy wykorzystaniem komórek macierzystych ludzkich płodów jako przyszłego źródła części zamiennych dla starzejącej się populacji. Obawy pojawiają się także w kontekście odkodowania ludzkiego DNA i możliwości określenia grup podwyższonego ryzyka, co może mieć niezwykle poważne konsekwencje społeczne. Z drugiej strony możliwe stanie się znacznie bardziej selektywne podejście do leczenia, z rosnącą rolą prewencji. Wraz z poznaniem genomu ludzkiego i wariacji osobniczych (tzw. polimorfizmu) można będzie łatwiej zapobiegać chorobom i wcześniej wykrywać na przykład nowotwory, znając poziom ryzyka określonych schorzeń.

12. Czy słuszne są obawy, ze nowe białka, geny mogą być dla nas zagrożeniem?

Zagrożenia te oczywiście są jak najbardziej realne. O ile w miarę precyzyjnie możemy określić jaki materiał genetyczny (gen) jest wprowadzany do innego organizmu, to już nie potrafimy (mimo pewnych postępów w tej dziedznie) kontrolować jak ten materiał zostanie zintegrowany z oryginalnym genomem wraz ze wszystkimi możliwymi konsekwencjami dla "biorcy". I nawet jeśli w badaniach laboratoryjnych ten pierwszy etap oceniony zostanie jako sukces i nie stwierdzi się negatywnych interakcji z otoczeniem czy też innych negatywnych skutków, to pewności w tym względzie nie będziemy mieć nigdy. A pomyłki mogą byc niezwykle kosztowne, jak sugeruje choćby historia genetycznie zmodyfikowanej kukurydzy, która okazała się groźna nie tylko dla naturalnych szkodników, ale również dla larw pięknych motyli. Zresztą, zabijanie pozornie niepotrzebnych czy szkodliwych organizmów jest samo w sobie wielką niewiadomą, choćby z powodu groźby stworzenia jeszcze bardziej niebezpiecznych gatunków, uodpornionych na stosowane przez nas środki ochronne.

13. Czy zatem cały proces nie powinien być zatrzymany, by uniknąć zagrożeń z nim związanych?

Moim zdaniem kwestię tę rozstrzygnięto z chwilą gdy ludzie po raz pierwszy rozpalili ogień. Będąc wytworami i niewolnikami cywilizacji technicznej, jesteśmy skazani na dalszy "postęp". I jak z pewną ironią i rezygnacją zauważył Stanisław Lem, że remedium na zagrożenia związane z rozwojem technologii zdaje się być tylko lepsza technologia. Poza tym, wielkie obietnice biotechnologii czynią ją intelektulanie trudną do odrzucenia. Jak bowiem odmówić głodnym narodom Afryki wydajniejszych roślin uprawnych, tańszych leków i ochrony przed plagami dziesiątkującymi populację?

14. Co według Pana będzie największym zagrożeniem w XXI wieku?

Futurologiczne teksty dwudziestowieczne, nawet te najwybitniejsze, żeby wspomnieć znowu S. Lema, nie okazały się w sumie zbytnio prorocze (w moim odczuciu przynajmniej). Na szczęście dotyczy to rownież kasandryczych przepowiedni dotyczących zagrożeń związanych z burzliwym rozwojem, indukowanym głównie przez dwudziestowieczną rewolucję w fizyce. Miejmy nadzieję, iż podobnie nie sprawdzą się obawy dotyczące bio- oraz nano-technologii, które będą dominować rewolucję cywilizacyjną jaka właśnie się zaczęła.

Dziękuję za rozmowę

Anna Meller

(zbieżność nazwisk przypadkowa)