Projekt lidského genomu a jeho přesah do filosofie

Prezentace na téma: "Projekt lidského genomu a jeho přesah do filosofie"— Transkript prezentace:

1 Projekt lidského genomu a jeho přesah do filosofie
2013 Marek Vácha Projekt lidského genomu a jeho přesah do filosofie

2 Analýza DNA 23andMe https://www.23andme.com/
Navigenics deCODE

3 Analýza DNA 23andMe https://www.23andme.com/
$ 399 vzorek slin do speciální zkumavky Navigenics $ 2499 deCODE $ 985 buňky z ústní dutiny získané pomocí tampónu

4 sekvence DNA pacienta, vhodným způsobem zašifrovaná, se brzy stane obvyklou součástí elektronické lékařské dokumentace Collins, F., (2010) The Language of Life. Profile Books LTD. London, GB.

5 Po staletí jsme vždy klasifikovali sami sebe jakožto zdravé až do chvíle, než se objevily symptomy nemoci. Jakmile byla jednou nemoc diagnostikována, ať již správně nebo nesprávně, obdrželi jsme standardizovanou léčbu. Ve shodě s tímto pohledem bylo lidské tělo v zásadě ignorováno, dokud nezačalo fungovat nespprávně. Collins, F., (2010) The Language of Life. Profile Books LTD. London, GB. p. 34

6 nemáme „zdravotnictví“, máme spíše „nemocnictví“!
Collins, F., (2010) The Language of Life. Profile Books LTD. London, GB. p. 58

7 Úmluva o lidských právech a biomedicíně (Oviedo, 1997)
Kap 4. Lidský genom Čl. 11Jakákoli forma diskriminace osoby z důvodu jejího genetického dědictví je zakázána

8 krátký pohled do historie

9 Three Stage Approach

10 Whole-genom shotgun approach Celera Genomics

11 Public Consortium and Celera

12 Bermudská dohoda 1996 = veškerá nasekvenovaná data z HGP budou uložena do veřejně přístupných databank každá laboratoř bude na internet svá data umísťovat denně

13 Public Consortium x Celera Genomics Francis Collins Craig Venter

14

15 Genome Gallery

16 Galerie genomů

17 Genome Gallery

18 Nature, únor 2001 V davu jsou fotografie Gregora Mendela, Jamese Watsona a Francise Cricka.

19

20

21 lidský genom: biologie

22 Projekt lidského genomu
přírodní vědy dosáhly působivých poznatků ve zkoumání external Universe, vnějšího světa seriózně se mluví o 13 rozměrech a Hubbleův teleskop posílá fotografie i velmi vzdálených míst vesmíru existuje ale doposud neprozkoumaný internal Universe, vesmír v nás, neméně rozsáhlý a neméně překvapivý

23 Lidský genom má přibližnou velikost 3,2 Gb
z nichž je 2,95 Gb tvořeno euchromatinem. 28% sekvencí je transkribováno do RNA a z těchto 28% je pouhých 5% přepisováno do proteinů; což je 1,1%- 1,4% absolutní velikosti celého genomu člověka. Přes 50% genomu je tvořeno repetitivními sekvencemi: 45% genomu je tvořeno jedním ze čtyř typů parazitických DNA elementů, 3% genomu tvoří repetice jen několika bází a 5% genomu je tvořeno recentními duplikacemi velkých segmentů DNA. Většina parazitické DNA je tvořena reverzními transkripty z RNA. Lidský genom tak z určitého úhlu pohledu připomíná moře repetitivních sekvencí s malou příměsí genů.

24 Human Genome Project oficiálně zahájen 1990
projektu se účastnilo 20 sekvenčních center plus mnoho dalších laboratoří pracujících na menších projektech projekt zakončen v roce 2003 sekvence každého chromosomu byla pečlivě analyzována a publikována v sérii článků; poslední se týkal chromosomu 1 a byl publikován v roce 2006

25 Pomocné projekty vytvoření nových technologií
zlepšení technik umožňující fyzikální a genetické mapování zlepšení technik sekvenování DNA konstrukce databází sekvenování genomu pěti modelových organismů E.coli, Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster a Mus musculus ELSI: Etické, Legální, Sociální Implikace

26 Genom jádra a mitochondrií u člověka

27 Human Genome

28 Lidský genom

29 Sekvence DNA kódující proteiny nebo dávající vznik tRNA nebo rRNA tvoří pouhých 1,5% lidského genomu
tělo člověka se skládá z druhů proteinů. pokud bychom rovněž počítali introny a regulační sekvence asociované s geny, pak by celkové množství DNA, kódující i nekódující tvořilo přibližně 25 % genomu jinak řečeno, pouhých 6 % (1,5 % z 25 %) z délky průměrného genu představuje finální genový produkt.

30 mutace (frameshift deletions) jsou v mezigenové DNA 70x častější než v genech

31

32 Jedinečná nekódující DNA
pseudogeny genové fragmenty malé nekódující RNA geny, které produkují malé nekódující RNA tvoří nepatrnou část genomu; nacházejí se buď v intronech (20%), nebo v jedinečné nekódující DNA (15 %)

33 Dispersed repeats (Jobling, M. A. , et al
Dispersed repeats (Jobling, M.A., et al. (2004) Human Evolutionary Genetics. New York, Garland Science Třída Počet kopií v haploidním genomu Frakce genomu Délka LINEs 21% 6 000 – pb SINEs 13% 100 – 300 pb Retrovirus-like elements 8% 6 000 – pb Kopie DNA transpozonů 3% 2 000 – pb

34 Transposon movement copy-and-paste

35 Retrotransposon movement copy-and-paste

36 transpozabilní elementy a jim příbeuzné sekvence tvoří 25 % - 50 % savčích genomů a tvoří dokonce ještě mnohem vyšší podíl u genomů obojživelníků a mnoha rostlin opbrovská velikost genomů mnoha rostlin není způsobena vyššícm počtem genů, nýbrž vyšším počtem transpozabilních elementů takovéto sekvence mohou tvořit až 85% genomu kukuřice!

37 srovnání distribuce genů ve náhodně zvolené oblasti o velikosti pb u různých organismů. Pro srovnání je uvedeno i pb lidského chromosomu 21. Introny jsou naznačeny tence, šipky ukazují směr transkripce.

38 Human Genome

39 Human Genome

40 Discrepancies between Chromosome Number and Sequence Lenght
Chromosome 21 is bigger than 22 Chromosomes 9,10,11 are also named in the wrong order

41 Neshody mezi číslem chromosomu a reálnou velikostí chromosomu
Chromosóm 21 je větší než 22 Chromosómy 9,10,11 jsou také očíslovány v nesprávném pořadí

42 Nejmenší autosom u člověka je 21
chromosom 21 obsahuje asi jen 225 genů

43 Paradox hodnoty C C = množství DNA organismus
Fritillaria assyriaca má genom Mb u obojživelníků se velikosti genomů pohybují mezi 700 – Mb genom pšenice ( Mb) je 11x větší než genom rýže (430 Mb), ačkoliv obě obiloviny mají podobnou morfologii, podobný počet biochemických drah a fyziologických procesů paradox hodnoty C = neúměra mezi složitostí organismu a velikostí genomu

44 údaje z 2010 Fritillaria assyriaca 124 billion bp
Polychaos dubia (jednobuněčná améba) 670 billion bp Existují velké rozdíly ve velikosti genomů u protist, hmyzu, obojživelníků a u rostlin a menší rozdíly u savců a plazů

45 Poučení ze sekvenování různých genomů Bacteria and Archea
genomy jsou „kompaktní“ velikost genomů je v korelaci s metabolickou diversitou Mycoplasma genitalium – žije uvnitř eukaryotických buněk velikost genomu bp., 517 genů Streptomyces coelicolor – půdní bakterie s velmi komplikovanými metabolickými drahami velikost genomu 8,7 mil. bp., genes

46 Poučení ze sekvenování různých genomů Bacteria and Archea
velká genetická diverzita mezi druhy cca 15 % - 30 % genů je pro daný pro daný druh jedinečná! laterální genový transfer Thermatoga maritima – žije v horkých pramenech až 80 st. Celsia spolu s mnohými Archei až 25 % jejích genů je velmi blízce příbuzných genům Archeí! přenosy jsou způsobované viry, plasmidy a transpozony

47 Poučení ze sekvenování různých genomů Bacteria and Archea
geny způsobující virulenci u patogenních bakterií jsou často získány laterálním transferem.

48 Poučení ze sekvenování různých genomů Eucarya
velikost genů je o řády vyšší než u prokaryot exony tvoří jen několik málo procent genomu většina genomu jsou repetitivní sekvence

49 Rok 2001 Cca 50 organismů je buď zcela nebo téměř sekvenováno
Asi 10 archeí E.coli Saccharomyces cerevisiae C. elegans Arabidopsis thaliana

50 Rok 2010 1 200 genomů kompletních 1 000 of bacteria 80 archeal genomes
124 eucaryotic species

51 1980: jedna laboratoř 1000 pb za den.
2000: jedna laboratoř 1000 pb za vteřinu, 24 hodin denně, sedm dní v týdnu. první lidský genom: 13 let, cena 100 miliónů dolarů Genom Jamese Watsona: čtyři měsíce (2007), cena 1 milión dolarů 2010: 3 lidé, cena každého z genomů doalrů 2011: sekvenování trvá jeden den, cena dolarů, celkem lidí

52 2011 cena za sekvenování všech exonů: $ 600
sekvencí kódujících proteiny = 1% genomu 503 miRNA

53 Genom Craiga Ventera 3 milliónů SNPs
změn v sekvencích kódujících proteiny (SNPs) 20% z nich nikdy před tím nebylo zaznamenáno 2020 těchto změn změnilo sekvenci (nesynonymní aminokyselinové substituce) u 12% předpovězena ztráta funkce proteinu 11% u genů způsobujících nemoc (disease-causing genes)

54 Neexistuje "The Human Genome"
platónská představa ideje lidského genomu zřejmě neodpovídá realitě další značky musí být vymyšleny pro inzerce a delece

55 Etické otázky plynoucí z HGP
poznatky získané z HGP mohou vést ke konstrukci „standardního“ genomu člověka. pokud se tak stane, je třeba se ptát, jak velké rozdíly v genomu bude společnost chápat jako substandardní nebo abnormální?

56 2010: Homo neanderthalensis

57 Sekvenování genomu neandertálce

58 Sekvenování genomu neandertálce http://news. bbc. co
mezi 1% - 4% eurasijského genomu se zdá pocházet z neadrtálců Svante Paabo (na snímku s lebkou z neandrtálce) , vůdce výzkumného týmu

59 Sekvenování genomu neandertálce http://www. eva. mpg
The Neandertal Genome Project vzorky byly brány z neandertálců z Chorvatska, Španělska, Německa a Ruska

60 lidský genom: etika

61 James Watson ”Myslili jsme si, že náš osud je zapsán ve hvězdách. Nyní víme, že z velké části je zapsán v našich genech“

62 Francis Crick Vývoj biologie v budoucnu do určité míry zničí naše tradiční základy pro etická přesvědčení a není snadné vidět, co bychom měli dát na jejich místo.

63 Člověk: periodická tabulka genů?
„Všechna známá hmota se ve své rozmanitosti skládá z těchto prvků. Podobně člověk, ve své rozmanitosti se dá redukovat na periodickou tabulku genů.“ (Strachan et al. 2004).

64 James Watson: ”Myslili jsme si, že náš osud je zapsán ve hvězdách
James Watson: ”Myslili jsme si, že náš osud je zapsán ve hvězdách. Nyní víme, že z velké části je zapsán v našich genech“ Walter Gilbert: „až budeme mít v ruce úplnou sekvenci lidského genomu, budeme vědět, co dělá člověka člověkem.“… E.O.Wilson: Etika, jak já ji rozumím, je iluze, kterou nám podstrčily naše geny, aby nás přinutily kooperovat

65 E.O. Wilson (z knihy On Human Nature)
„Otázka již dnes nestojí ve smyslu, zda je sociální chování člověka geneticky determinováno. Otázka dnes stojí do jaké míry. Máme stále víc pádných důkazů pro to, že o našem chování rozhoduje z veliké míry genetická složka člověka a geny rozhodují o našem chování víc, než si většina lidí, včetně genetiků samotných, uvědomuje. Půjdu dál, genetický vliv je rozhodující."

66 Zdroj:http://www. cnn. com/video/#/video/us/2007/10/19/todd. saudi

67 Zdroj:http://www. cnn. com/video/#/video/us/2007/10/19/todd. saudi

68

69 „Tento triumf molekulární biologie vedl k široce rozšířenému přesvědčení, že všechny biologické funkce lze vysvětlit v pojmech molekulární struktury a molekulárních mechanismů. A tak se z většiny biologů stali zanícení redukcionisté, zaměření na molekulární detaily. Z molekulární biologie, původně malé odnože věd o životě, se nyní stal všeprostupující a výlučný způsob myšlení, který vede k silné deformaci biologického výzkumu.“ (Capra 2004)

70 HGP Salvador Luria: “Bude tu nacistický program na vyhlazení Židů nebo jinak podřadných genů masovými vraždami transformován na laskavější a jemnější program dokonalého lidského jedince tím, že se něčí genom zkoriguje ve smyslu ideálního, bílého, židovsko-křesťanského, ekonomicky prosperujícího genotypu?”

71 Robert Weinberg Co uděláte, když zjistíte z čipu DNA vašehod dítěte, že dítě bude pravděpodobně velmi dobré na jazyky, pravděpodobně mu příliš nepůjde matematika, bude velmi úzkostnou a obsesivní osobností, bude mít obtíže se spřátelit se spolužáky a pravděpodobně zemře v 45ti letech na infarkt? Jak tyto informace ovlivní vztah k této osobě, vašemu dítěti?

72 Personalizovaná medicína
od terapie již rozvinuté choroby snaha k preventivní medicíně, založené na znalosti rizika konkrétního člověka ovšem jen málo chorob je způsobeno nesprávnou funkcí jediného genu, většinou jedná o multifaktoriální choroby

73 Projekt lidského genomu
problémy konstrukce genetické mapy člověka člověka dost dobře nelze křížit jen málokdy můžeme studovat rodokmeny s genetickou chorobou tak dobře, že jsme schopni vytvořit genetickou mapu člověka (VIZ drosophily s černým tělem a zakrnělými křídly)

74 Personální genomika tento slide vznikl v roce 2006...
Projekt HGP stál tři miliardy dolarů v roce 2007/8 by sekvenování genomu zájemce mělo stát dolarů v reálu stálo mnohem méně Do deseti let (2016) by sekvenování genomu nemělo stát víc než plochá televize …čímž zřejmě nastanou „orgie sebediagnóz“ za pomocí domácích PC. orgie sebediagnóz nenastaly, sekvenování ale bude určitě stát mnohem méně

75 Personální genomika v roce 2011 je odhadováno, že do roku bude cena za sekvenování genomu kohokoli z nás pod dolarů 2012: již se tak stalo: 1000 dolarů a jeden den Erik Lander: cena sekvenování je nyní sto tisíckrát až miliónkrát nižší než v počátcích

76 HGP Někteří pozorovatelé mají za to, že problém HGP neleží ani tak v tom, že by se zneužívalo informací v narušení genetického soukromí člověka, ani v tom, že by stát využíval informací pro nějakou formu negativní eugeniky, jako spíše v informací samotných: Dnes rodiče používají informací k tomu, že eliminují dítě s Tay-Sachsovou chorobou nebo cystickou fibrosou, a spokojí se s tím, že požadují, aby narozené dítě bylo zdravé. V budoucnu budou možná rodiče v pokušení ovlivnit nejen pohlaví dítěte, ale rovněž jeho schopnosti, tělesnou výšku, atletické dovednosti, inteligenci, krásu – ať slovo krása znamená cokoliv. Již dnes rodiče chtějí volit pohlaví dítěte a u dětí, které považují za příliš malé požadují léčbu STH. ( v Indii na některých klinikách až 90% potratů jsou holčičky)

77 HGP Někteří pozorovatelé mají za to, že problém HGP neleží ani tak v tom, že by se zneužívalo informací v narušení genetického soukromí člověka, ani v tom, že by stát využíval informací pro nějakou formu negativní eugeniky, jako spíše v informací samotných: Dnes rodiče používají informací k tomu, že eliminují dítě s Tay-Sachsovou chorobou nebo cystickou fibrosou, a spokojí se s tím, že požadují, aby narozené dítě bylo zdravé. V budoucnu budou možná rodiče v pokušení ovlivnit nejen pohlaví dítěte, ale rovněž jeho schopnosti, tělesnou výšku, atletické dovednosti, inteligenci, krásu – ať slovo krása znamená cokoliv. Již dnes rodiče chtějí volit pohlaví dítěte a u dětí, které považují za příliš malé požadují léčbu STH. ( v Indii na některých klinikách až 90% potratů jsou holčičky)

78 elsi

79 Projekt lidského genomu
3-5% z ročního rozpočtu jde na ELSI (=Ethical, Legal, Social Issues), etické, právní, sociální otázky Vznikl tak největší etický projekt v historii planety Právo na genetické soukromí – před pojišťovnami a zaměstnavateli Opačný problém: zruinování pojišťoven díky tomu, že klient zná svůj genom a volí optimální pojišťovací strategii

80 "All men are created equal"
= morální a politická rovnost“ pojišťovací společnosti: „měli byste platit podle rizika, která v sobě nosíte“ větší risk – musíte zaplatit víc ale týká se to také genetických predispozicí?

81 genetická vyjímečnost (genetic exceptionalism)
= genetická informace není jako jakákoli jiná informace genetické proroctví - DNA dokáže věci předpovědět genetická informace ovlivňuje další osoby genetická informace má historii stigmatizace

82 Convention on Human Rights and Biomedicine (Oviedo Convention) 1997
Article 13 – Interventions on the human genome Zásah, směřující ke změně lidského genomu, lze provádět pouze pro preventivní, diagnostické nebo léčebné účely, a to pouze tehdy, pokud není jeho cílem jakákoliv změna genomu některého z potomků

83 ELSI si stanovila 4 hlavní priority:
fairness – svoboda od diskriminace na bázi genotypu .privacy – kontrola jedince nad znalostí genotypu a jeho odhalení nebo neodhalení ostatním lidem delivery of health care – týká se praxe lékařů a zdravotnického personálu s genetickými daty. Informace o genomu se nesmí stát motivem pro přijetí, propuštění či povýšení zaměstnance education – pomoc veřejnosti si být vědom nových znalostí a možností, které tvoří

84 Obavy z HGP Pro klienta: pokud pojišťovna zná jeho stav, může odmítnout pojistit Pro pojišťovny: Pojišťovny žijí z odhadu risku. pokud klient zná svůj stav, a pojišťovna ne, může se nechat pojistit na vysokou částku, a využít tak pojišťovnu, která následně musí zvednout pojistné všem – tedy ostatní pojištěnci tak přispívají na tyto high-risks evoluce dnes na euroamerické populaci příliš neprobíhá. Dětí je málo, přežijí všechny. Potom několik generací rodin s mnoha potomky se mohou rozšířit. Příkladem je necharakteristické rozšíření genu pro Huntingtonovu chorobu – rodiny mají větší množství potomků a geny se šíří.

85 Spory ohledně pojišťoven:
na jedné straně se pojištěnci obávají, že pojišťovna může chtít znát jejich genetické testy a buď pojištění odmítnout, nebo žádat příplatek na straně druhé se obávají pojišťovny, že pokud se např. pojištěnci dozví, že mají gen pro later-onset nemoc, pojistí se a částky pojistného budou s věkem zvyšovat. Jiný pojištěnec zjistí, že jeho risk je malý a pojistí se pouze malou částkou

86 Spory ohledně pojišťoven:
pojišťovna bere v potaz fakt, zda je pojištěnec kuřák či zda měl v minulosti srdeční infarkt …bylo by tedy méně etické brát v potaz známou genetickou chorobu pojištěnce?

87 Etické otázky HGP je identifikováno čím dál tím víc lidských genů
pokud budou objeveny geny, které indikují náchylnost ke kriminalitě, inteligenci nebo homosexualitě, jak by na to měla společnost reagovat? genetika versus kriminalita: když u zločinců manipulujeme prostředí vězením, nemohli bychom též manipulovat jejich genomem? 

88 Etické otázky Smíme provádět genovou terapii nejen na somatických,ale i na zárodečných buňkách? (zatím je zakázáno Úmluvou o lidských právech a biomedicíně Rady Evropy z Ovieda 1997) Srpkovitá anémie by se tím ale vyřešila nejen pro pacienta, ale i pro celý jeho rod Nebezpečí novodobé eugeniky Evoluční hledisko: variabilita je zdrojem novinek – VIZ balancovaný polymorfismus

89 Etické otázky plynoucí z HGP
Kdo bude mít přístup k osobním informacím o složení genomu jedince a jak budou tyto informace využívány? Kdo je majitelem informace o genomu jedince? Jak ovlivní informace o složení genomu jedince sebechápání daného člověka a jak tato informace ovlivní přijetí tohoto jedince společností? Jak informace o genomech jedinců ovlivní přijetí minoritních skupin společností? Jak připravíme lékaře na nástup „nové genetiky“ a jak připravíme na nástup nové genetiky veřejnost? Jak připravíme veřejnost, aby byla schopna uvážlivě a kvalifikovaně provést informovanou volbu?

90 Etické otázky plynoucí z HGP
Jak společnost vyváží nutná vědecká omezení a sociální risk s dlouhodobým prospěchem? Mělo by se provádět genetické testování, pokud neexistuje terapie? Měli by mít rodiče právo nechat testovat děti na nemoc, která propukne až v dospělosti? Jsou genetické testy spolehlivé a interpretovatelné lékařskou komunitou? Způsobují geny, že se lidé chovají určitým způsobem? Mohou lidé vždy kontrolovat své chování? Kde se nachází linie mezi léčbou a vylepšením? Kdo vlastní geny a další sekvence lidské DNA? Bude patentování sekvencí DNA omezující pro jejich nedostupnost a zbrzdí se tím vývoj užitečných produktů?

91 Etické otázky plynoucí z HGP
1. Vzrůstající informovanost a genetické konstituci jedince a celých populací vede k otázce, kdo by měl kontrolovat získávání těchto informací a kde by tyto informace měly být přístupné. Do této otázky spadají otázky týkající se presymptomatického testování, screening přenašečů, genetický screening prováděný zaměstnavatelem za účelem zjištění vhodnosti uchazeče k dané práci atd. 2. V nedaleké budoucnosti budu zcela jistě možné manipulovat genom embryí za účelem změny genotypu i fenotypu 3. Vzrůstající informovanost obhledně genetického základu behaviorálních projevů zřejmě změní naše sebepochopení a ovlivní sociální instituce.[1] [1] Murray, T.H., (1991) Ethical issues in human genome research FASEB Journal 5,55-60

92 patentování genů

93 Patentování genů v 80. letech se spojují European Molecular Biology Laboratory (EMBL) a National Institutes of Health (NIH) a vytvářejí databázi pro známé sekvence. Později se přidává i Japanese National Institute of Genetics v roce 2003 tato databáze obsahovala přes 40 miliard pb ze druhů organismů tyto tři instituce zakládají filosofii, která předběhla dobu: chtějí, aby byly sekvence veřejně přístupné všem firmám, organizacím i soukromníkům na konci 80. letech požadují časopisy jako prerekvizitu uveřejnění práce vložení sekvencí do této databáze farmaceutické firmy i jednotliví akademici si však již na konci 80. let uvědomují, že sekvence je možné proměnit za peníze a zdráhají se je uveřejňovat

94 Patentování genů celá situace je zhoršena tím, že sekvencery v HGP projektu chrlí data a trvá měsíce a někdy i roky než dojde k jejich analýze v únoru 1996 vzniká „Bermuda Agreement“ – vše musí být do 24 hodin na síti v květnu 1998 přichází Celera okamžitě vzniká otázka, zda by sekvence of „the“ human genome měla být vlastněna soukromou firmou spíše by se mělo jednat o majetek celého lidstva – jako je třeba kalendář

95 Patentování genů původním záměrem bylo publikovat obě práce v Science
kvůli protestům, že Celera své výsledky nezveřejnila nakonec veřejné konsortium publikuje v Nature

96 Patentování genů lidský genom by měl být majetkem celého lidstva
podobně jako Mendělejevova tabulka prvků není to komodita, která by se dala prodávat jako jablka nebo pomeranče věda je „public knowledge“ a vědecké výsledky přece nemají být utajovány databáze poslouží nejlépe, pokud budou veřejné a nefragmentované moderní genomika by nemohla fungovat, kdyby sekvence byly roztříštěny do stovek databází v této perspektivě udělala Science velkou chybu, když Celeře umožnila publikovat článek bez zveřejnění svých dat (Jobling, M.A., Hurles, M.E., Tyler-Smith, C., (2004) Human Evolutionary Genetics. Garland Publisher, New York, p. 27)

97 Patentování genů člověka
patentování genů silně brzdí výzkum farmaceutické firmy: do vývoje technologií, izolaci genů a jejich sekvenování jsme vložili velké částky, peněz, které by se nám patentováním měly vrátit proti: patentovat lze vynález (parní stroj), nikoli objev (Archimédův zákon) izolované geny ani jejich pročištěné proteinové produkty se však nikdy nevyskytují „přirozeně“ mohly by tedy být patentovány nikdo nemá ownership of human life, obecně je tlak proti prodávání částí lidských těl (viz bezplatné dárcovství krve atd)

98 Patentování lidských genů
genetický výzkum by měl být kooperativním úsilím, při kterém se snažíme objevit nové poznatky a neměl by se stát sebestředným hledáním zisku. jakmile by se jednou patentování dostalo do popředí zájmu, výzkumníci by se mohli víc a více zdráhat podílet se o nové informace a předávat poznatky mezi jednotlivými laboratořemi.

99 Patentování lidských genů
kdyby farmaceutické firmy neplatily výzkum, žádný by skoro nebyl patentování výsledků tohoto výzkumu však případnou terapii činí nedostupnou pro jednotlivce a často i pro celé společnosti

100 Patentování genů (Richards, J. E. , Hawley, R. S
Patentování genů (Richards, J.E., Hawley, R.S., (2005) The Human Genome. Burlington, Elsevier Academic Press) současná situace je nepřehledná: nelze patentovat gen „jen tak“ lze patentovat gen s návrhem, jak by danou sekvenci bylo možno využít pro blaho lidstva (the gene can be patented if there is an idea regarding some use that could be made of that gene for a particular purpose, such as screening people to find out if they are at risk for a particular disease)

101 Patentování genů (Richards, J. E. , Hawley, R. S
Patentování genů (Richards, J.E., Hawley, R.S., (2005) The Human Genome. Burlington, Elsevier Academic Press) Problémy: na jedné straně potřebují farmaceutické firmy finanční ochranu pro výzkum dané sekvence, výrobu léku a jeho dodání na trh na druhé straně, pokud je sekvence zamčena v patentu a nikdo ji nezkoumá, prohráváme všichni a i když je sekvence genu zkoumána - co když by někdo přišel s lepším nápadem, jak gen využít?

102 Molekulární genetika John Sulston Craig Venter
„Z domova jsem si odnesl myšlenku, že se věci nedělají kvůli penězům. Zač by stál lidský život, kdybychom se v něm nepokusili objevit něco nového?“ sekvenování genomů pro komerční zisk je "totally immoral and disgusting". "Speed matters - discovery can´t wait!" Věda je forma podnikání Informace je třeba proměnit na peníze snaha o patentování genů člověka za účelem zisku peněz z patentů

103 výroba nového léku od nápadu po marketingový produkt trvá 10 – 15 let
a stojí cca 800 milionů dolarů

104 technicky vzato je gen chemikálie popsatelná chemickým vzorcem
objev nové chemikálie byl dříve považován za nepatentovatelný objev dnes je možno novou chemikálii patentovat obecně dnes lze patentovat metodologii, postup, kterým jsme k informaci dospěli a rovněž lze patentovat způsob, kterým informaci použijeme např. k výrobě léku

105 V současnosti neexistují standardy pro uchovávání genetické informace
v některých státech USA forenzní laboratoře uchovávají genetický fingerprints usvědčených zločinců, kteří by mohli být usvědčeni později – díky krvi nebo spermatu The Defense Department prohlásilo, že bude od každého vojáka uchovávat vzorek tkáně pro pozdější identifikaci pomocí DNA vědecké laboratoře uchovávají data rodokmenů

106 rasismus je mrtvý

107 Rasismus je mrtvý 1,5 milionu pb - rozdíl mezi matkou a dítětem
2,25 milionů pb - rozdíl mezi babičkou a vnučkou 3 miliony pb - rozdíl mezi dvěma náhodnými lidmi na Zemi

108

109 Humans show little genetic variation compared with other species
Genetická variabilita (%)

110

111

112 moderní populační genetika učinila koncept „rasy“ biologicky bezesmyslným, i když je stále sociálně explozívní. polští židé se geneticky více podobají polským non-jews než židům např. ve Španělsku

113 Out of Africa a multiregionální model

114 Dvě teorie vzniku moderního člověka (multiregionální model a „out of Africa“)

115 Jak moc jsme geneticky jedineční?
96% genomu sdílíme s šimpanzem 80% s myší 50 % s drosophilou 40% s C. elegans 30% s S. cerevisiae

116 Genom šimpanze a člověka

117

118 mezi 3 miliardami písmen DNA člověka a šimpanze je rozdíl na 40 miliónech místech.
pokud bychom měřili změny v genetickém kódu, lidé se od šimpanzů odlišují 10x více než mezi sebou.

119 Evoluce na dvou úrovních u Člověka a Šimpanze
odlišnost na úrovni oragnismu mezi člověkem a šimpanzem spočívá... zejména ve změnách v několika málo regulačních systémech, zatímco aminokyselinová substituce je jen velmi vzácně klíčovým faktorem v adaptivních změnách. (Mary-Claire King and Alan Wilson) Jinými slovy, alelická substituce genů, které kódují proteiny – které jsou víceméně stejné u člověka i u šimpanze – nejsou příliš důležité. Důležitým rozdílem je, kde, kdy, a jak mnoho jsou geny aktivovány. cit. v Gilbert, S.F., Epel, D., (2009) Ecological Developmental Biology. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA. USA, p. 325

120 Z genomu zatím nejsme schopni vyčíst, proč se tak mnoho odlišujeme od šimpanze. Část tajemství je určitě ukryta v genomu, ale zatím tomuto tajemství příliš nerozumíme. Svante Paabo Le Fanu, J., (2009) Why us? How Science Rediscovered the Mystery of Ourselves. Pantheon Books, New York.

121 Studium a srovnávání genů
Genom šimpanze je z 98,77% shodný s genomem člověka. V průměru se typický lidský, protein-kódující gen liší od svého šimpanzího ortologu substitucí pouhých dvou aminokyslin; přibližně třetina lidských genů se přepisuje do zcela shodných proteinů jako u šimpanzích ortologů. hlavním rozdílem mezi oběma genomy je lidský chromosom 2, který vznikl fúzí šimpanzích chromosomů 12 a 13.

122 Human and Chimpanzee chromosomes

123 Chromosomy člověka a šimpanze
chromosomy 12 a 13 u předků člověka zfúzovaly a vytvořily lidský chromosom 2 centromera původního chromosomu 12 zůstala funkční na lidském chromosomu 2, zatímco centromera z původního chromosomu 13 je nefunkční.

124 kreacionismus je mrtvý

125 Kreacionismus je mrtvý
Tento „strom života“ vznikl POUZE na základě podobností sekvence DNA, nebylo přihlíženo ke stávajícícm zoologickým systémům či vnější podobě organismů Collins, F., (2006) The Language of God. Free Press, New York, p. 128)

126 závěrečné poznámky

127 HGP HGP ukázal, že všichni lidé si jsou nápadně podobni co se týče jejich genů a že lidé sdílí překvapivé množství genetického materiálu s ostatními organismy Výslednice debat nature-nurture v 60. a 70. letech ukázala, že jsme produktem Genů našich biologických rodičů Prostředí Developmentálního šumu Filosofie: krom toho ještě máme svobodu

128 HGP HGP ukázal, že všichni lidé si jsou nápadně podobni co se týče jejich genů a že lidé sdílí překvapivé množství genetického materiálu s ostatními organismy Výslednice debat nature-nurture v 60. a 70. letech ukázala, že jsme produktem Genů našich biologických rodičů Prostředí Developmentálního šumu

129 Budoucnost HGP 1. katalog všech lidských genů, kterých je přibližně 25 000 a zjistit, ve kterých buňkách, v jaké fázi ontogenetického vývoje a v jakém množství se tyto geny exprimují. 2. Dále bude třeba zjistit, jaká je přesná funkce těchto genů. Hovoří se o tzv. funkční anotaci (functional annotation) 3. Následnou fází bude pokus stanovit proteom člověka, tedy pokusit se vytvořit úplný katalog lidských proteinů a stanovit, ve kterých buňkách kterých tkání a v jaké developmentální fázi se daný protein a v jakém množství vytváří a jaká je jeho funkce.

130 Filosofické důsledky HGP
1. Biologická neudržitelnost rasismu. HGP zcela potvrdilo závěry plynoucí z porovnávání mtDNA - lidstvo je relativně mladé a současných 6 miliard lidí na Zemi jsou si kupodivu více příbuzní než si jsou navzájem příbuzní šimpanzi z rezervace Gombe. Díky SNPs víme, že jacíkoli dva lidé na Zemi si jsou geneticky na 99,9% podobní.

131 Filosofické důsledky HGP
2. Podle dnes již všeobecně přijímané endosymbiotické teorie byly kdysi mitochondrie samostatně se vyskytující prokaryontní organismy, které kdysi byly jiným prokaryotickým organismem pohlceny a uvnitř jeho těla přežily a nakonec se ustanovila mutualistická symbiosa. Naše tělo se sestává z přibližně 1014 buněk, ve kterých se ovšem nachází desetkrát více mitochondrií. Tyto mitochondrie již nejsou schopny samostatné existence, jsou součástmi nás samých, nebo ještě jinak řečeno – my jimi jsme.

132 Filosofické důsledky HGP
3. Asi 45% naší jaderné DNA jsou pravděpodobně pozůstatky virů či jim podobných organismů, které se v blízké či vzdálené minulosti staly součástmi naší jaderné DNA a od té doby se s každou novou mitózou předávají dál. Otázka „co je člověk?“ se tak filosoficky komplikuje z nečekaného pohledu – jsme složitá stavebnice poskládaná v té či oné formě nyní v nás přežívajících pozůstatků či částí kdysi samostatných bytostí.

133 Zisk z HGP U nemocí monogenně determinovaných chorob bude díky znalosti sekvence lidského genomu bude existovat možnost prenatální či presymptomatické diagnózy. Znalost lidského genomu povede rovněž k hlubšímu porozumění jak konkrétní gen pracuje a jak je regulován. Uvažuje se rovněž o zavedení nových terapií, které budou založeny na znalosti práce jednotlivých genů. Od léčby rozběhlé nemoci bude možno přikročit k prevenci propuknutí onemocnění. Někdy se zavádí termín personalizovaná medicína – léčba by měla spíše směřovat k prevenci nemoci založené na znalosti konkrétního genomu konkrétního pacienta. V této souvislosti se objevují obavy z nové eugeniky, neboť lze si snadno představit, jak pomocí personalizované medicíny budou mít možnost léčby pouze finančně silné skupiny.

134 Geny a chování otázka odpovědnosti
Vliv genetiky na chování: tak, jako geny odpovídají za blond nebo tmavé vlasy, tak odpovídají i za tvorbu chemikálií v mozku a tím i za chování. Individuální rozdíly v chování mezi jednotlivci nebo i mezi skupinami mohou mít genetický podklad

135 GATTACA 1997 podtitulek filmu: „There is no gene for the human spirit“
… ale je to pravda?

136 Prostředí Walter Gilbert: „až budeme mít v ruce úplnou sekvenci lidského genomu, budeme vědět, co dělá člověka člověkem.“… … zdá se že nebudeme.

137 Děkuji za pozornost Marek Vácha