|
|
LAM 2000;10 (7-8): 623-628.
|
A genetika legújabb felfedezései szinte
naponta kerülnek a címlapokra, és ezek közül talán a legszembetűnőbbek
és a legellentmondásosabbak az emberi viselkedéssel foglalkozók. Különösen
nagy sajtóérdeklődésre tartanak számot a pszichiátriai megbetegedésekre
való fogékonyság génjeiről és azon gének csoportjáról szóló tudósítások,
amelyek olyan személyiségvonásokért felelősek, mint az agresszió, az intelligencia
vagy a neurózis. A szenzációkeltés és a túlegyszerűsítés egyaránt hiba.
Az alábbiakban szeretnénk bemutatni a kvantitatív genetika néhány alapelvét
és bizonyítékát, amelyek arra utalnak, hogy a géneknek valóban fontos szerepük
van az emberi viselkedés meghatározásában, de ez majdnem mindig a környezettel
való kölcsönhatás révén valósul meg. Ezt követően áttekintjük azokat a
molekuláris módszereket, amelyek a gének pontos helyének meghatározására
és azonosítására használatosak, majd ennek a megközelítésnek a klinikai
gyakorlatra tett hatását elemezzük.
A viselkedésmód a családban jelenik meg
Szüleinkre, testvéreinkre és más közeli rokonainkra nemcsak külső megjelenésünkben hasonlítunk, hanem viselkedésünkben is. A családi viselkedési vonások azonban igen nagy mértékű változatosságot mutatnak típusukban, mintaképükben és okaikban egyaránt. Széles skálán mozognak, kezdve a ritka, egyetlen hibás gén okozta rendellenességektől, amilyen például a Huntington-kór, amely felnőttkorban a viselkedés drámai megváltozásával jár, folytatva a gyakoribb, de genetikailag összetettebb zavarokkal, mint a skizofrénia vagy a bipoláris affektív zavar, egészen ezen vonások normálisnak tekintett változatáig, amelyeket általában olyan kvantitatív módszerekkel is mérnek, mint a személyiség vagy az intelligencia (1). A viselkedésben azonban nyilvánvalóan nemcsak genetikai, hanem politikai vagy vallási meggyőződésből, pályaválasztásból származó hatásoknak is szerepük van.
A viselkedésmód (illetve bármilyen személyiségvonás) genetikájának tanulmányozásában az egyik alapvető buktató annak a feltételezése, hogy a családi jelleg egyúttal bizonyítja a genetikai transzmissziót, illetve, hogy a bizonyított családi halmozódás egyetlen gén hatásának volna tulajdonítható. A genetikusok már régen észrevették, hogy a mendeli öröklődést más mechanizmusok is képesek szimulálni (2). Ennek illusztrálására McGuffin és Huckle orvostanhallgatók egy csoportjának családjaiban tanulmányozták a továbbtanulás történetét: azt találták, hogy a hallgatók közvetlen rokonai között majdnem 80-szor gyakoribb volt az orvosi végzettség, mint az átlagpopulációban, és hogy az elvégzett komplex szegregációanalízis (számítógépes módszer az átöröklés menetének felderítésére) szerint ez a "vonás" nagyon hasonlít az autoszomális recesszív öröklésre (3).
Sokkal megfelelőbb alapmodell az öröklődés
komplex jellegére az, hogy a fenotípus a genotípus és azon környezeti hatások
eredménye, amelyeknek az egyed ki van téve. A környezetet alapvetően két
részre oszthatjuk: a közös környezetre, amely minden családtagra hat és
hasonlóvá teszi őket, és a nem közös élményekre, amelyek az egyénre specifikusak,
és amelyek várhatóan a különböző családtagoknál más és más viselkedést
váltanak ki.
A természet kísérletei
A "természet kísérleteinek" két típusa
van, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy felbecsüljük, a komplex jelleghez
milyen mértékben járulnak hozzá a családi közös gének, a közös környezet
vagy a kettő együtt. Az egyik lehetőség az ikrek, a másik az adoptált gyermekek
viselkedésének vizsgálatával közelíthető meg.
Ikervizsgálatok
Az ikervizsgálatok alapja, hogy az egypetéjű
vagy identikus ikrek természetesen előforduló klónok, akiknek minden génje
közös. Másrészt, a kétpetéjű vagy "testvér" ikrek génállománya átlagosan
felerészben közös. Ha feltételezzük, hogy az ikerpárokat ugyanazok a környezeti
hatások érik mind az egypetéjűek, mind a kétpetéjűek esetében, akkor az
egypetéjű pároknál megfigyelt bármely, a kétpetéjűekénél szorosabb hasonlóság
a gének hatására utal. Az "azonos környezet feltevést" érheti kritika,
mivel bizonyítékok vannak arra, hogy egypetéjű ikrek esetében nagyobb a
környezeti hasonlóság (például azonos ruhák, közös barátok), mint kétpetéjűek
esetében, különösen gyermekkorban (4). Mindazonáltal, ez a feltételezés
vizsgálható környezeti szabályozó tényezőknek az ikervizsgálatokba történő
beépítésével, vagy a téves petéjűség hatásainak megfigyelésével (az ikrek
és szüleik úgy hiszik, hogy egypetéjűek, pedig valójában kétpetéjűek vagy
fordítva). Vannak olyan esetek is, amikor lehetőség van külön, illetve
együtt nevelkedő monozigóta ikerpárok hasonlatosságának összehasonlító
elemzésére. Ezek a vizsgálatok gyakorlatilag azt igazolták, hogy az azonos
környezeti hatásra épülő feltevés általánosságban érvényes (5).
![]() |
Az 1. ábra összefoglalja az ikervizsgálatok
eredményeit a különböző megbetegedések és személyiségvonások, egyben az
egészséges ikrek pszichológiai "tünetei" tekintetében is. Világos különbségek
vannak az egypetéjű és a kétpetéjű ikrek között néhány fenotípus - skizofrénia
(6), bipoláris affektív zavar (7), unipoláris depresszió (4), gyermekkori
autizmus (8), figyelemhiányos hiperaktivitás (9) és az IQ-teszttel mért
kognitív képességek (1) - terén; ezek mind genetikai hatásra utalnak. A
bulimiára (10) és a bénító fáradtsággal jellemezhető gyermekkori magatartászavarra
(11) vonatkozóan bizonyított a családi jelleg (van pozitív korreláció),
de a genetikai hatás nem egyértelmű (mérsékelt különbség van az egypetéjű
és a kétpetéjű ikerpárok korrelációiban).
Örökbefogadási vizsgálatok
Az örökbefogadási vizsgálatokat kevésbé
elterjedten alkalmazzák, mint az ikervizsgálatokat, de jelentőségük kulcsfontosságú
egyes kórképek, például a skizofrénia tanulmányozásában. Heston
olyan, harminc év körüli, adoptált személyeket vizsgált (47 fő), akiket
a szülést követően 72 órán belül elválasztottak skizofréniás anyjuktól,
összehasonlítva olyan örökbefogadottakkal (50 fő), akiknek szülei között
nem volt skizofrén beteg (12). A vizsgálati személyek közül ötnél (11%)
alakult ki skizofrénia (körülbelül ez az arány várható skizofrén szülők
nem adoptált utódainál is), míg a kontrollcsoportban egyetlen személyen
sem. Ezt követően Dániában végeztek egy vizsgálatsorozatot, amelynek legújabb
adatai szerint a skizofrénia gyakorisága 16% volt a kora gyermekkorban
adoptált skizofrének biológiai rokonai között, szemben az örökbe fogadó
szülők és a kontrollcsoportban szereplő örökbe fogadott személyek között
észlelt 1,8%-kal (13).
A természet és a nevelés hatásainak mérhetővé tétele
A kvantitatív pszichiátriai genetika
fejlődésében az elmúlt két évtizedben a legnagyobb lépést a nagy teljesítményű
számítógépes technika növekvő elérhetősége jelentette. Ez tette lehetővé
a kutatók számára, hogy ne pusztán becsléssel határozzák meg az öröklődést,
azaz meghatározzák a teljes fenotípusvarianciának azt a hányadát, amelyet
a genetikai hatások magyaráznak. Ma már lehetséges, hogy pontosan meghatározzuk
mind a genetikai, mind a környezeti hatásokat, valamint megbecsüljük annak
mértékét, hogy egy korlátozott modell (ahol például nincsenek additív genetikai
vagy közös környezeti hatások) mennyiben képes megmagyarázni a teljes modell
szolgáltatta adatokat. A skizofréniára vonatkozó legújabb eredmények azt
mutatják, hogy az örökletesség itt elérheti a 80%-ot is, és bár így is
marad még 20% variancia, amit a környezet hatásaival lehet magyarázni,
ez jobbára a nem közös környezeti hatások típusához tartozik (6). Az 1.
táblázat olyan viselkedési zavarokra és tünetekre mutat be példákat,
amelyeknek feltételezhetően genetikai összetevői vannak.
1. táblázat. Néhány viselkedési
zavar és személyiségvonás, ezek öröklésmenete és a géntérképezéses vizsgálatok
eddigi eredményei
![]() |
Ma már lehetséges többváltozós modellek illeszkedésvizsgálata is, amelyben egyidejűleg vizsgálnak kettő vagy több megbetegedést vagy kóros személyiségvonást (14). Jelenleg például általános vélekedés, hogy a különböző életesemények ok-okozati összefüggésben vannak a depresszióval, de a legújabb kutatások szerint a depressziós tünetek és az életesemények együttes előfordulását, legalábbis részben, a genetikai és a közös környezeti behatások együtt eredményezik, olyan mértékben, amennyire azok megjelennek (15). Hasonló megközelítések alkalmazhatók más, gyakran együttjáró pszichiátriai megbetegedések esetében is. Kimutatták, hogy ugyanazok a gének vannak hatással a szorongásra, mint amelyek a depresszióra, de a környezet hatásai a két megbetegedés esetében világosan különböznek (16).
Ezek a vizsgálati eredmények nem jelentik
a kutatások végét. Annak bemutatása, hogy egy megbetegedés lényegében örökletes,
illetve, hogy két betegség genetikailag átfedést mutat, de más és más környezeti
tényezők vannak rájuk hatással, a vizsgálatok két irányát szabja meg Az
egyik feladat azon környezeti tényezők meghatározása, amelyek együtt hatnak
a génekkel, vagy befolyásolják azokat, a másik pedig ezen gének lokalizálása
és azonosítása. A továbbiakban kizárólag az utóbbi problémával foglalkozunk.
A gének azonosítása
Térképezés és pozicionális
klónozás
![]() |
A 2. ábra a pozicionális klónozás általános folyamatát ábrázolja. Az a kromoszómarégió, amely a kérdéses betegségre való fogékonyságot hordozó gént tartalmazza, kapcsolódástérképezéssel azonosítható. Ezt követően különböző módszerekkel leszűkíthető a régió mindaddig, amíg a kérdéses gén azonosítása megtörténik. Ezután az adott betegségre való fogékonyságért felelős mutációk (vagy variációk) azonosíthatók. Mindezeket követően válik lehetővé a génproduktumok eloszlásának, kifejeződésük mértékének és funkcióiknak a tanulmányozása. A pozicionális klónozás módszerének hasznossága fokozatosan növekszik a klinikai gyakorlat számára a prediktív vizsgálatok, a pontosabb diagnózis és végső soron célzott, specifikus kezelési módozatok fejlesztése révén.
Ugyanakkor a hagyományos kapcsolódásanalízis
technikája számos feltétel meglétét igényli: jelentős genetikai hatások
legyenek detektálhatók, illetve a minta genetikailag homogén legyen (valamennyi
érintett egyén eltérése ugyanarra az okra legyen visszavezethető), valamint
az elváltozás átvitelének módja ismert legyen. Egy tanulmányban, amelyben
az Alzheimer-betegség korai manifesztációjával többszörösen érintett családok
generációit vizsgálták, a betegség mendeli alformáit sikerült felfedni:
három különálló forma feltérképezése valósult meg, és a mutációkat is sikerült
azonosítani (17). Ugyanez nem mondható el más pszichiátriai betegségek,
például a skizofrénia vagy a mániás depresszió vonatkozásában. Ezekben
az esetekben a pozitív kapcsolási vizsgálatok eredményeinek kusza, ellentmondásosnak
tűnő eloszlása vált ismertté (18, 19), valószínűvé téve, hogy a nagyobb
fokú eltérések hátterében ritkán vagy egyáltalán nem áll egy-egy gén, hanem
ezek a betegségek inkább oligogénes (több gén kombinált hatásának tulajdonítható)
vagy valószínűleg poligénes (sok génre visszavezethető) hátterűek.
Testvérpár-analízis
Egy hasznos alternatív megközelítés az oligogénes vagy poligénes betegségek vonatkozásában a "sib pair" analízis, azaz a testvérpárok vizsgálata. Lehetőség van arra, hogy több száz, a 23 humán kromoszómapár mentén hozzávetőleg egyenlő távolságban található DNS-markert használjunk, amelyeknek segítségével genotipizálást hajthatunk végre az ugyanazon elváltozást mutató testvérpároknál. Annak valószínűsége, hogy a testvérek kromoszómái bármely markerlocuson 0, 1 vagy 2 allélben megegyezzenek, 0,25, 0,5 illetve 0,25. Ugyanakkor, ha egy markerlocus közel helyezkedik el (azaz kapcsoltan) egy olyan locushoz, amelyik az adott betegségre való fogékonyságot hordozza, akkor ez detektálható lesz, mint a markernél található megnövekedett allélegyezés. Ez a módszer sikeresnek bizonyult például az 1-es típusú diabetesre való fogékonysági locus azonosításában, és a módszer egy továbbfejlesztett változata a dyslexia létrejöttében involvált gének a 6-os és 15-ös kromoszómákon való feltérképezését tette lehetővé (20).
A nagyon kis hatással manifesztálódó
(például a 2-nél kisebb relatív rizikót eredményező) fogékonysági locusok
felderítésének nagy hátránya az, hogy nagyszámú - mintegy 600-800 - testvérpár
vizsgálatát igényli (19). Egy olyan betegségben, mint például a skizofrénia,
az érintett egyén testvérére vonatkozó relatív rizikó 10, ily módon, ha
további additív gének is szerepet játszanak az elváltozás létrehozásában,
az ezekhez egyenként társuló relatív rizikó nem lehet több 2-nél.
Allélasszociáció
Hasonlóan ahhoz, ahogy a klasszikus
kapcsolódási vagy a testvérpár-analízis révén lehetségessé vált a teljes
emberi genom feltérképezése a különböző fogékonysági gének felkutatása
céljából, manapság egyre megvalósíthatóbbnak látszik ugyanez - az allélasszociáció
módszerét használva - különböző kapcsolódási egyenlőtlenségek felderítésére
is. A kapcsolódási egyenlőtlenség akkor jelentkezik, amikor egy markerallél
és egy betegségre vonatkozó fogékonysági locus olyan közel helyezkednek
el egymáshoz, hogy kapcsolódásuk megmarad számos generáción keresztüli
DNS-rekombinációk során is. A kapcsolódási egyenlőtlenség vizsgálata a
géntérképezésben azzal az előnnyel jár, hogy nagyon kis eltérések kimutatására
is alkalmas (1), és talán egyedüli módja lehet a poligénes betegségekben
involvált gének megtalálásának. A módszer hátránya, hogy mivel a kapcsolódási
egyenlőtlenség a génen belül igen kis távolságokban található, több ezer
marker szükséges a teljes genom átvizsgálásához. E cél érdekében a genotipizálás
nagy teljesítményű új módszerei állnak jelenleg fejlesztés alatt, amelyek
a DNS poolozásán (21), illetve a genom kis szakaszainak egyes nukleotidpolimorfizmusai
vizsgálatán alapulva (22) képesek megfelelni ennek a kihívásnak. Már megjelentek
az első, DNS-poolozást alkalmazó, teljes humán genomszerkezet-vizsgálat
eredményei (23), és hasonló módszerek a belátható jövőben lehetővé kell
hogy tegyék a kapcsolódási egyenlőtlenség feltérképezését a teljes genomban.
A géntérképezés klinikai hatásainak megjóslása
A leggyakoribb familiáris pszichiátriai kórképek létrejöttében szerepet játszó gének azonosításának azonnali haszna a betegségek neurobiológiai alapjainak megértésében rejlik, és mindez új és még specifikusabb terápiás készítmények kifejlesztéséhez vezethet majd. A nagy gyógyszergyárakat gazdasági érdekeltségük és önzetlen tudományos érdeklődésük egyaránt inspirálta, amikor komoly befektetéseket eszközöltek a géntipizálási technológia, illetve az egyes nukleotidpolimorfizmusok részletes feltérképezésének előmozdítására (24). A biztonságosabb és egyben hatékonyabb kezelés nyilvánvaló hasznára válik majd a betegeknek, és mindemellett az is elképzelhető, hogy DNS-teszteket fognak alkalmazni a jövőben annak a megjóslására, melyik páciens mutat majd javulást a különböző típusú antipszichotikus vagy antidepresszáns kezelésekre, illetve kiknél lehet majd számítani bizonyos mellékhatásokra. Előzetes eredmények alapján valószínűsíthető, hogy ezek a módszerek működőképesek lesznek. Példaként említhető az a már ismert tény, hogy az 5-HT2A szerotoninreceptor-gén befolyásolni látszik az antipszichotikus gyógyszerekkel szembeni válaszkészséget (25).
És vajon valósággá válhat-e annak előrevetítése, hogy valakinél egy adott pszichiátriai kórkép megjelenik-e, illetve, lesz-e lehetőségünk a prevencióra? Néhány ritka, korai kezdetű dementia, mint például a Huntington- vagy az egygénes Alzheimer-betegség predikciója már ma is lehetséges. Ezen betegségek molekuláris mechanizmusának megértése hatékony kezelési formák és prevenciós módszerek kifejlesztéséhez vezethet majd, bár ma ezek közül egy sem létezik még. Paradox módon, a prediktív genetikai szűrés sokkal nehezebb a gyakrabban előforduló betegségek, mint például a depresszió vagy a skizofrénia esetében, ahol hatásos kezelési lehetőségek vannak ugyan, de a genetikai háttér komplex. A pszichiátriai genetikai tanácsadás már ma is elérhető néhány erre specializálódott centrumban, de napjainkban még csak empirikus adatokon alapuló veszélyeztetettségi felmérés nyújtható azoknak, akik nagy genetikai rizikójú csoportba tartoznak. Például egy skizofrén szülő gyermekének tízszer nagyobb esélye van a betegség kifejlődésére, mint az átlagpopuláció bármely más tagjának, ahol a teljes élettartamra vetített rizikó körülbelül 1%. Ugyanez a rizikó 16-szorosra emelkedik, ha már egy testvér érintett, és az átlagpopulációban előforduló érték 40-szeresére nő akkor, ha mindkét szülő skizofréniában szenved (26).
Valószínű, hogy az egyedi rizikó megbecsülése precízebbé fog válni, amint a skizofrénia molekuláris genetikai hátterét jobban megértjük, ugyanakkor nem valószínű, hogy a veszélyeztetettséggel kapcsolatos predikció találati aránya valaha is jobb lesz 50%-nál, mivel a monozigóta ikrek is mintegy 50%-os diszkordanciát mutatnak a skizofréniára vonatkozóan. Véleményünk szerint mindez azt jelenti, hogy a DNS-vizsgálatokon alapuló, egész populációra kiterjedő komplex pszichiátriai szűrővizsgálatok (ideértve a késői manifesztációjú Alzheimer-betegséget is) sosem válnak realitássá, de a betegségben szenvedők nagy rizikójú családtagjainak szűrése valószínűleg megvalósítható lesz. Ennek nyilvánvaló haszna lehet majd a veszélyeztetett hozzátartozók felvilágosítása bizonyos rizikófaktorok (mint például a cannabis használata skizofréniában) elkerülésével kapcsolatban, vagy - vitatottabban - az alacsony dózisú antipszichotikus szerekkel folytatott prevenció megkísérlése kapcsán.
Mindezek mellett a különböző pszichiátriai kórképekben szenvedők számíthatnak olyan haszonra is, amelynek hatása azonnal nem érzékelhető. Gyakran tartanak attól, hogy a genetikai összefüggések szóba hozatala hozzájárulhat a mentális betegségek stigmatizációjához. Tapasztalatunk azonban ennek az ellenkezőjét mutatja. Az Alzheimer-betegség napjainkban már széles körben elismert "valós" betegségként, gyorsan feltáruló molekuláris etiológiával a háttérben. Azt jósoljuk, hogy a fentiek egy új trend kezdetei és a szerepet játszó gének azonosítása, valamint az okozati összefüggések felderítése lehetővé teszi majd további pszichiátriai betegségek jobb társadalmi megértését és elfogadását is.
Irodalom