75 χρόνια από την αποκωδικοποίηση του DNA

Η ανακάλυψη ήρθε υπό τη μορφή ενός μοντέλου κομμένου από χαρτόνι. Η χαρτογράφηση της δομής της διπλής έλικας του μορίου του DNA και της συνεπαγόμενης αποθήκευσης των γενετικών πληροφοριών είναι ένα από τα σημαντικότερα επιστημονικά επιτεύγματα του 20ού αιώνα. Πριν από 70 χρόνια, για την ακρίβεια στις 25 Απριλίου 1953, ο Αμερικανός Τζέιμς Ουάτσον και ο Βρετανός Φράνσις Κρικ δημοσίευσαν μια μονοσέλιδη περιγραφή στο επιστημονικό περιοδικό «Nature», που θα άλλαζε τη μοριακή βιολογία και τον κόσμο για πάντα.

Σήμερα η ανάλυση DNA όχι μόνο βοηθά στην εξιχνίαση εγκλημάτων που έγιναν πριν από δεκαετίες μέσω γενετικών αποτυπωμάτων, αλλά έχει φέρει επίσης επανάσταση σε τομείς όπως η γεωργία και η ιατρική. Στη μάχη κατά του καρκίνου μεγάλες ελπίδες εναποτίθενται τώρα σε προσεγγίσεις που θα ήταν αδιανόητες χωρίς την ανακάλυψη της δομής του DΝΑ τότε.

Πώς ανακαλύφθηκε το μυστικό της ζωής

Η ανάπτυξη του εμβολίου κατά του κορωνοϊού από την εταιρεία BionΤech με έδρα το Μάιντς, το οποίο βασίζεται στο μόριο RNA, το ριβοζονουκλεϊνικό οξύ, θα ήταν επίσης αδύνατη χωρίς τις θεμελιώδεις ανακαλύψεις του 1953. Το RNA είναι ένα μονόκλωνο μόριο, παρόμοιο με το δίκλωνο DNA, που παίζει βασικό ρόλο στη μετάφραση της γενετικής πληροφορίας σε πρωτεΐνες. Η Biontech εργάζεται πάνω σε εμβόλια κατά του καρκίνου.

Ένα απόγευμα Σαββάτου ο Ουάτσον έκοψε από χαρτόνι πρότυπα με το σχήμα των νουκλεϊκών βάσεων, την αδενίνη, τη θυμίνη, τη γουανίνη και τη κυτοσίνη, συστατικά του DNA, δίπλα η μία στην άλλη, όπως διηγήθηκε αργότερα. Ήθελε να ανακαλύψει πώς συνδέονται μεταξύ τους. Ξαφνικά αναγνώρισε ότι η αδενίνη και η θυμίνη, η γουανίνη και η κυτοσίνη, ενώνονται η καθεμία μαζί για να σχηματίσουν ζεύγη βάσεων, τα οποία με τη σειρά τους διατάσσονται σε μια δομή που μοιάζει με σπειροειδή σκάλα, κατεξοχήν κατάλληλη για την αποθήκευση ενός τεράστιου όγκου πληροφοριών.

Σε μια παμπ στο Κέιμπριτζ, λίγο αργότερα, οι ερευνητές ανακοίνωσαν ότι είχαν ανακαλύψει το «μυστικό της ζωής», θυμάται ο Ουάτσον. Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε στη συνειδητοποίηση ότι το DNA είναι ο φορέας της γενετικής πληροφορίας. Ανακαλύπτοντας τη δομή της διπλής έλικας οι Ουάτσον και Κρικ είχαν ήδη αναγνωρίσει τα βασικά χαρακτηριστικά της διαδικασίας, με την οποία αναπαράγεται το DNA. Όπως ένα φερμουάρ οι δύο αλυσίδες μπορούν να διαχωριστούν και να διπλασιαστούν με τη συμπλήρωση κάθε μίας με τα αντίστοιχα δομικά στοιχεία.

«Αυτό είναι μια πιο απλή και πιο ωραία απάντηση από ότι τολμούσαμε ποτέ να ελπίζουμε", δήλωσε αργότερα ο Ουάτσον. Οι δύο ερευνητές, που τότε εργάζονταν στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, μαζί με τον Μορίς Ουίλκινκς, από το King's College του Λονδίνου, τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ Ιατρικής το 1962. Αντίθετα δεν τιμήθηκαν για τη συμβολή τους οι θανόντες το 1958, η βιοχημικός Ρόζαλιντ Φράνκλιν και ο συνεργάτης της Ράιμοντ Γκόσλιγκ, παρόλο που οι δύο τους είχαν δημοσιεύσει μια εργασία στο ίδιο τεύχος του περιοδικού «Nature», η οποία υποστήριζε τα ευρήματα των Ουότσον και Κρικ. Μάλιστα με τις εικόνες περίθλασης ακτίνων Χ του DΝΑ (Φωτο 51) οδήγησαν στην ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA.

Ελπίδες για καταπολέμηση των καρκίνων

Εκείνο πάντως που επικρίθηκε είναι ότι οι τρεις νομπελίστες δεν αναγνώρισαν τη σημασία της έρευνας της Φράνκλιν, από την οποία είχαν επωφεληθεί, εν μέρει εν αγνοία τους. Η έρευνα του DNA έχει σημειώσει τεράστια πρόοδο τα τελευταία 70 χρόνια. Αλλά παρόλο που το ανθρώπινο γονιδίωμα θεωρείται πλέον σχεδόν πλήρως αποκωδικοποιημένο, οι επιστήμονες βρίσκονται ακόμη στην αρχή, όπως αναφέρει ο Τζον Ντίφλεϊ από το Ινστιτούτο Φράνσις Κρικ στο Λονδίνο, σε συνέντευξη στο γερμανικό ειδησεογραφικό πρακτορείο dpa. «Έχουμε ακόμη τεράστιο όγκο δουλειάς για να κατανοήσουμε πώς οι αλληλουχίες του DNA και οι διαφορές στις αλληλουχίες του DNA επιδρούν και καταλήγουν σε διαφορετικές εκφράσεις στους οργανισμούς και στους ανθρώπους», εξηγεί ο επικεφαλής μιας ομάδας του Ινστιτούτου Φράνσις Κρικ στο Λονδίνο που ασχολείται με την αναπαραγωγή του DNA.

Η γνώση αυτή είναι απαραίτητη, μεταξύ άλλων, για τη χρήση μεθόδων, όπως το λεγόμενο μοριακό ψαλίδι γονιδίων Crispr/Cas. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απενεργοποίηση μεμονωμένων γονιδίων, επί παραδείγματι για την αναπαραγωγή ποικιλιών φυτών ή ζωϊκών ειδών που είναι ανθεκτικά σε ορισμένες ασθένειες. H μέθοδος αυτή υπόσχεται ελπίδες και για τον άνθρωπο στον αγώνα κατά των ασθενειών. Για παράδειγμα, αναπτύσσοντας γονιδιακές θεραπείες για άτομα με HIV ή ορισμένες μορφές καρκίνου.

Ελπίδα και για πρόσθετες μεθόδους στη θεραπεία του καρκίνου δίνουν κι άλλα αποτελέσματα από την έρευνα του DNA, όπως εξηγεί στο dpa ο Σαμ Γκόντφρεϊ από την οργάνωση Cancer Research UK. Για παράδειγμα, μελλοντικά οι όγκοι πρόκειται να αναλύονται γενετικά ακόμη συχνότερα για την εξατομικευμένη θεραπεία. Ένα από τα θεμελιώδη πράγματα που πρέπει να κατανοήσουμε είναι ότι "ο καρκίνος δεν είναι μόνο μία ασθένεια, είναι μια απίστευτη ποικιλία γενετικών λαθών και άλλων πραγμάτων που κάνουν τα κύτταρα να χάνουν την ικανότητα να ακολουθούν τις οδηγίες» εξηγεί.Ολοένα και μεγαλύτερη σημασία αποκτά η διάγνωση του καρκίνου μέσω αναλύσεων αίματος, με τις οποίες τα γενετικά χαρακτηριστικά των καρκινικών κυττάρων μπορούν να ανιχνευθούν πολύ νωρίτερα από ό,τι στο παρελθόν.

«Σε περίπτωση που βοηθά στη διάγνωση των ασθενειών νωρίτερα, τότε οι ασθενείς έχουν πολύ μεγαλύτερες πιθανότητες επιβίωσης», λέει ο Γκόντφρεϊ. Ο επιστήμων παραπέμπει και στην πρόσφατα δημοσιευμένη έρευνα του Ινστιτούτου Φράνσις Κρικ, η οποία βρήκε υπολείμματα αρχαίων ιών στο ανθρώπινο γονιδίωμα που προκαλούν ανοσολογική αντίδραση σε ορισμένα άτομα με καρκίνο. Αυτό δίνει ελπίδες για μια ακόμη μεγαλύτερη θεραπευτική προσέγγιση, εάν αυτές οι αυτοθεραπευτικές δυνάμεις του οργανισμού μπορούν να ενεργοποιηθούν στοχευμένα. Η έρευνα της Biontech για τον καρκίνο επικεντρώνεται επίσης στην ανοσοθεραπεία. Για το σκοπό αυτό, η εταιρεία με έδρα το Μάιντς θέλει να δημιουργήσει ένα κέντρο έρευνας και ανάπτυξης στη Μεγάλη Βρετανία, όπου μέχρι και 10.000 ασθενείς θα αντιμετωπίζονται με εξατομικευμένες θεραπείες κατά του καρκίνου.

Κρίστοφ Μάιερ/dpa

Επιμέλεια: Ειρήνη Αναστασοπούλου