V ľudskej DNA objavili skrytý svet. To, čo vedci považovali za „odpad“, môže pomôcť v boji s rakovinou
Vedci objavujú doteraz prehliadané časti ľudskej DNA, ktoré môžu vytvárať malé bielkoviny s dôležitými funkciami. Takzvaná „temná DNA“ podľa odborníkov mení predstavy o tom, ako funguje ľudský genóm, a mohla by v budúcnosti pomôcť pri liečbe rakoviny či neurodegeneratívnych ochorení. Niektoré z týchto molekúl už vedci skúmajú aj v súvislosti s vývojom protinádorových vakcín.
Vedci ich dlho považovali za odpad
Keď vedci pred približne 25 rokmi rozlúštili ľudský genóm, zistili, že obsahuje približne 20-tisíc génov kódujúcich bielkoviny. Približne 99 percent z troch miliárd písmen genetického kódu priamo nekóduje bielkoviny. Časť tejto DNA preto dostala označenie „junk DNA“, teda odpadová DNA. Výskum posledných rokov však ukazuje, že toto označenie bolo prinajmenšom pri niektorých úsekoch príliš zjednodušené.
Vedci nachádzajú malé úseky genetického kódu, ktoré dokážu vytvárať drobné bielkoviny. Označujú ich ako „dark proteins“, teda temné bielkoviny. Ľudský genóm tak môže byť omnoho informačne hustejší, než sa pôvodne predpokladalo. Jedným z príkladov je gén FUS, známy už desaťročia, ktorého mutácie môžu súvisieť s neurodegeneratívnym ochorením ALS. Biochemička Marie Brunet zistila, že vnútri tohto veľkého génu sa nachádza aj menší gén, ktorý vytvára inú, dovtedy neznámu bielkovinu. Jeden úsek DNA tak môže obsahovať informáciu pre dve rozdielne bielkoviny.
Objavili tisíce skrytých úsekov
Výrazný posun priniesla technika nazývaná ribozómové profilovanie. Ribozómy sú súčasťou buniek, ktoré podľa genetických inštrukcií vytvárajú bielkoviny. Nová metóda umožnila vedcom sledovať, ktoré časti genetického kódu ribozómy skutočne používajú. Ukázalo sa, že čítajú aj tisíce oblastí genómu, ktoré vedci predtým nepovažovali za významné. Objavené molekuly dostávali rôzne názvy, napríklad mikroproteíny či „ghost proteins“. Výskumníci sa napokon priklonili k označeniu peptidein.
Ide o dočasný názov pre veľmi malé molekuly na pomedzí peptidov a bielkovín. Kým vedci nepreukážu ich konkrétnu funkciu, označujú ich týmto širším pojmom. Výskum konzorcia viac ako 60 vedcov sa zameral na vyše 7-tisíc doteraz prehliadaných oblastí genetického kódu. Približne štvrtina z nich podľa zistení vykazuje známky tvorby týchto molekúl. Vedci preto odhadujú, že v ľudských bunkách by ich mohlo byť približne 1 700. Nie všetky však musia mať významnú biologickú funkciu.
Temná DNA môže pomôcť proti rakovine
Najväčšiu pozornosť teraz priťahuje výskum súvislosti medzi týmito molekulami a rakovinou. Peptideiny sa nachádzajú aj v zdravých bunkách, no vedci ich vo veľkom množstve pozorujú aj v nádorových bunkách. Výskumníci okolo Johna Prensnera z Michiganskej univerzity zistili, že niektoré nádorové bunky môžu byť od týchto molekúl závislé. Keď vedci zablokovali príslušné úseky DNA a zabránili ich tvorbe, rast buniek sa v laboratórnych podmienkach zastavil. Pozorovali to pri bunkách rakoviny prsníka, prostaty, hrubého čreva aj mozgu.
Práve tu sa otvára možnosť nového spôsobu liečby. Ľudský imunitný systém dokáže pomocou komplexu HLA vystavovať na povrchu buniek malé časti bielkovín. Imunitné bunky tak získavajú informáciu o tom, čo sa vo vnútri bunky deje. Vedci chcú tento mechanizmus využiť pri vývoji vakcín. Vakcína by imunitný systém naučila rozpoznávať fragmenty peptideinov nachádzajúcich sa na nádorových bunkách a následne ich napádať. Jedna takáto vakcína už vstúpila do skorej fázy klinického skúšania pri Ewingovom sarkóme, zriedkavom a agresívnom nádore kostí, ktorý postihuje najmä mladých ľudí. Do skúšania má byť zapojených až 45 pacientov. Výsledky účinnosti však zatiaľ nie sú k dispozícii.
Môžu ukázať nový obraz evolúcie
Význam objavu nemusí zostať iba pri rakovine. Vedci predpokladajú, že peptideiny by mohli v budúcnosti zohrávať úlohu aj pri diagnostike a liečbe srdcových ochorení či neurodegeneratívnych chorôb. Zaujímavé je aj ich postavenie v evolúcii. Na rozdiel od väčšiny známych ľudských bielkovín nemajú peptideiny často podobné náprotivky u iných druhov. Vedci preto uvažujú, že niektoré z nich môžu predstavovať akési nové evolučné experimenty. Časť z nich môže zaniknúť bez toho, aby získala významnú funkciu. Iné však môžu postupne nadobudnúť vlastnosti, ktoré budú pre organizmus prospešné.
Výskum tak postupne odhaľuje vrstvu ľudskej biológie, ktorá bola dlhé roky ukrytá. To, čo sa kedysi považovalo za genetický „odpad“, môže byť podľa vedcov čiastočne ďalším zdrojom informácií o fungovaní buniek, vzniku ochorení aj možnostiach ich liečby.
