DNA říká, odkud jsou Češi
Vzniká unikátní databáze s genetickými informacemi typickými pro Čechy. „Může pomoci odhalit dispozice k určitému nádoru,“říká docentka Kateřina Jirsová.
Přišli naši prapraprapředci z východní či západní Evropy, Skandinávie, Balkánu či z Blízkého východu? To se snaží zjistit skupina vědců z Masarykovy univerzity, Univerzity Karlovy, Univerzity Palackého, CGB laboratoří a Výzkumného ústavu Genomac. V rámci unikátního projektu Analýza českých genomů pro teranostiku chtějí sestavit databázi s genetickými informacemi typickými pro českou populaci.
„Sbíráme vzorky krve mužů a žen ze všech krajů, kteří netrpí žádným vážným genetickým onemocněním,“přibližuje docentka Kateřina Jirsová z Banky biologického materiálu 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze, která se na projektu podílí.
Kolik potřebujete genetických vzorků, aby byla databáze užitečná?
Databázi genetických vzorků, v našem případě vzorků DNA, si můžete představit jako knihovnu. Čím více je v ní různých knih, tím větší je šance, že najdete informaci, kterou potřebujete. Knihami jsou genomy jednotlivých lidí, tedy genetické informace uložené v DNA. V projektu odebereme krev asi 1 500 dobrovolníků a z nich podle zastoupení nejčastějších typů DNA vybereme tisíc DNA pro vlastní čtení. Obecně můžeme říci, že tisíc vzorků je minimum pro vytvoření základů celogenomové referenční databáze české populace. Tento počet nám umožní nalézt a popsat asi 99 procent změn, které jsou zastoupeny ve více než jednom procentu populace. Do budoucna ale budeme chtít odhalit změny, které se vyskytují třeba jen u desetiny jedinců, a k tomu budeme muset mít databázi s desítkami tisíc vzorků.
Nedisponuje podobnými vzorky už vaše Banka biologického materiálu?
Naše biobanka spolu s biobankami v Brně, Olomouci, Hradci Králové a Plzni je zaměřena zejména na získávání a uchování vzorků od pacientů s různými typy nádorů. Jejím hlavním cílem je sběr vzorků krve i tkání, což umožňuje provádět experimenty na buněčné a molekulární úrovni. Pomáhá to odhalit mechanismy, kterými choroby vznikají, ale přispíváme i ke zlepšení diagnostiky a léčby nádorových onemocnění. V poslední době skladujeme i vzorky získané od pacientů s dalšími závažnými onemocněními, například s chorobami srdce, cév či jater. Uchováváme, samozřejmě v anonymizované formě, i základní klinická data.
Chápu to správně, že nová databáze pomůže pacientům s včasným stanovením diagnózy u genetických onemocnění?
Databáze může pomoci v diagnostice každého pacienta, u něhož se vyšetřuje DNA. Jde o lidi s rodinným výskytem genetických onemocnění. Může pomoci u prenatální a preimplantační diagnostiky (používá se k prevenci proti genetickým onemocněním před narozením – pozn. red.) i při určování genetických predispozic ke vzniku různých typů nádorů. Pokud bude genetik analyzovat DNA pacienta a porovnávat ji se zdravým standardem čili databází, kterou připravíme, nebude muset nahlížet pro srovnání pouze do evropských a celosvětových databází. To významně zpřesní diagnostiku. V rámci různých etnických oblastí se totiž vzájemně lišíme, což je přirozené a je to zakotveno i v našich genech. Čili kdybychom vytvořili jakousi průměrnou DNA Švéda, Litevce, Francouze, tak budou z velké části té naší velmi podobné, ale v něčem se budou významně lišit. Každá je totiž něčím specifická.
Co musí splňovat dobrovolník, který se chce do vašeho projektu přihlásit?
Mohou se ho zúčastnit jen muži a ženy ve věku od 30 do 55 let, kteří netrpí žádným závažným genetickým onemocněním a jejichž rodiče se narodili ve stejném kraji České republiky. Pokud jsou rodiče z různých krajů, jejich místa narození mohou být vzdálena vzdušnou čarou maximálně 50 kilometrů.
Kdo se naopak do výzkumu zapojit nemůže?
Do projektu se nemohou zapojit jedinci, kteří v průběhu života absolvovali transplantaci tkání, orgánů či kostní dřeně. Ti, kteří přijali krevní transfuzi během posledních šesti měsíců, a ani těhotné ženy, protože zhruba 10 procent z celkové DNA v krvi může patřit plodu.
Proč je pro zapojení do projektu důležité, aby rodiče účastníka pocházeli ze stejného kraje nebo z míst vzdálených od sebe do padesáti kilometrů vzdušnou čarou?
Zajímá nás česká populace napříč republikou. Proto chceme získat dobrovolníky, kteří budou podle počtu obyvatel rovnoměrně zastupovat všechny kraje. Tak můžeme zjistit, zda jsou mezi jednotlivými regiony genetické rozdíly. To, že matka pochází ze stejné lokality jako otec, pomůže zajistit přiřazení dobrovolníků k oblasti, ve které účastníkova rodina pobývala alespoň jednu generaci. Kritérium s padesáti kilometry vzdušnou čarou jsme zavedli kvůli rodičům účastníka, kteří se narodili velmi blízko od sebe, ale ve dvou různých krajích. Nechceme tedy vyloučit z projektu například jedince, jehož jeden rodič pochází z Hradce Králové a druhý z Pardubic.
Jak je možné, že z malého vzorku krve mohou odborníci zjistit genetický původ předka, který žil před deseti tisíci lety?
Malý vzorek krve, řekněme jeden mililitr, obsahuje miliony buněk, které v sobě nesou DNA. Ta se nachází především v jádře buňky a pak ještě v mitochondriích, představte si je jako takové malé buněčné elektrárny. Některé molekuly DNA, jejichž genetický kód čteme, jsou velmi dobře zakonzervovány. Analýzou DNA, kterou dědíme pouze od matky – mitochondriální DNA, nebo pouze od otce – chromozom Y, lze zjišťovat původ předků.
Takže podle stop v nich se dá určit, odkud jsme?
Pokud vznikne v této DNA nějaká změna – mutace, tak v ní zůstává a přenáší se z generace na generaci. Takové změny jsou popsané například u kosterních pozůstatků starých desetitisíce let, ale najdeme je i v naší DNA. Některé z těchto změn jsou také typické pro určitou zeměpisnou polohu. Takže pokud je sledujeme, můžeme vystopovat, odkud naši prapředci pocházejí.
Jaké další informace naše DNA uchovává?
DNA ukrývá mnohonásobně více informací. V podstatě si ji lze představit jako knihu o 3,2 miliardy písmenek. Různé pasáže textu uchovávají různé informace, například to, jak bude vypadat naše tělo, vlasy, oči, vnitřní orgány nebo mozek. V DNA je zakódováno i fungování našeho těla, jaký máme imunitní systém, trávení, produkci hormonů, pohyb svalů.
U mužů budete provádět analýzu mužského pohlavního chromozomu Y, který se dědí po linii otce, a u žen zase analýzu mitochondriální DNA, která se naopak dědí po linii matky. Znamená to, že u muže se pouze pozná, odkud pocházel jeho praotec, a u ženy odkud její pramatka?
Je to trochu jinak. U ženy i u muže se pozná, odkud pocházela jejich pramatka. Odkud pocházel praotec se pozná pouze u mužů. Pro určování původu pomocí genografické analýzy se sleduje mitochondriální DNA nebo DNA mužského pohlavního chromozomu Y. Mitochondriální DNA dědí ženy i muži pouze od matky. Proto z ní můžeme určit původ mateřské, ale nikoli otcovské linie. V rámci našeho projektu je mateřská linie určována ženám. U mužů je sledována a analyzována otcovská linie. To se děje pomocí analýzy DNA mužského pohlavního chromozomu Y, který se dědí od otce.
Máte nějakou hypotézu, kolik různých původů se může v české populaci mísit?
Dlouholeté výsledky jednoho z našich partnerů, který má v projektu tyto analýzy původu na starosti, ukázaly, že obyvatelé Česka se nacházejí na průniku východoevropského a západoevropského původu. Žádná jiná evropská země nemá tak vyrovnané zastoupení těchto dvou zcela odlišných původů. Pokud se podíváme na otcovské genetické profily, tak nejhojněji se u nás vyskytuje profil R1a – to je ten východoevropský, slovanský, a R1b – západoevropský, románský. Mateřské genetické profily mají poetičtější označení. V České republice je nejvíce – asi ze 44 procent – zastoupena skupina H (Helena), pocházející z Balkánu, dále se u nás vyskytuje nejstarší evropská skupina U (Uršula), jejíž kořeny vedou z Blízkého východu.
Žádná jiná evropská země nemá tak vyrovnané zastoupení východoevropského a západoevropského původu jako Česko.