Zacznijmy od podstaw – co to jest SNP? Czym jest Raport Wariantow Genetycznych?

snp

Akronim SNP jest skrotowcem angielskiego wyrazenia Single Nucleotide Polymorphism, ktore w jezyku polskim mozna przetlumaczyc jako Polimorfizm Pojedynczego Nukleotydu.

Wyrazenia tego uzywa sie do okreslenia zjawiska, ktorego rezultatem jest zamiana na poziomie pojedynczego nukleotydu, na jednym ze „szczebelkow w drabinie” DNA.

Mowimy o SNPie (lub polimofrizmie) kiedy pojedynczy nukleotyd, na danym genie rozni sie od nukleotydu, ktory wystepuje u wiekszosc populacji. Wild type (ang. dziki wariant),  jest uwazany za normalny, spodziewany nukleotyd, ktory wystepuje u wiekszosci ludzi danej populacji.

Polimorfizmy sa wynikiem ewolucji i najprawdopodobniej pojawily sie jako mechanizm protekcyjny przed czynnikami wrogimi dla fizjologii naszego gatunku, po czym przekazane zostaly one dalszym pokoleniom.  Styl zycia oraz otaczajace nas srodowisko, ktore zmienia sie zbyt gwaltownie, moga jednak oznaczac biologiczna niekompatybilnosc z naszymi organizmami i powodawac, ze takie zmiany genetyczne beda dla nas bardziej odczuwalne. Za przyklad moze tutaj posluzyc neandertalski SNP na genie HLA (R1, R2)

Polimorfizmy (SNPs)  wystepuja w kodujacych regionach DNA, niekodujacych regionach DNA lub tez w regionach miedzygenowych. Nasze raporty genetyczne, ktore dostaja Panstwo wraz z wynikami, skupiaja sie na genach bedacych czescia regionow kodujacych. Kodowanie w tym przypdaku nawiazuje do tworzenia instrukcji celem produkcji enzymow i bialek, niezbednych do prawidlowej plynnosci reakcji biochemicznych w organizmie czlowieka.

Nasz organizm wyposazony jest w wiele mechanizmow, ktore pozwalaja na obejscie blokad metabolicznych, powstalych, z powodu polimorfizmow genetycznych. Sa to tzw. sciezki kompensacyjne, ktore jednak nie sa az tak wydajne jak te, ktore maja pierwszenstwo, a czesto dzieje sie to na zasadzie „cos za cos”. Na przyklad, rozklad estrogenu poprzez sciezke II fazy detoksyfikacji watroby, zwanej sulfonacja, wspomagany jest przez glukuronidacje, rowniez uczestniczaca w II fazie detoksu.  Sciezka slfonacji moze przyjac wieksza roznorodnosc posrednich metabolitow, niemniej jednak kiedy bedzie zbytnio obciazona przez polimorfizmy na genach SULT (kodujacych na enzymy aktywne w reakcjach sulfonacji), sciezka glukuronidacji zmuszona bedzie przyjac  wiekszy naplyw tych metabolitow. Sciezka glukuronidacji rowniez moze byc genetycznie predysponowana do slabszej efektywnosci (polimorfizmy na genach UGT) co spowoduje potrzebe zaadresowania obydwu sciezek.

Pomimo, ze niektore z polimorfizmow moga miec besposredni wplyw na efektywnosc wazniejszych sciezek metablicznych (np. CBS C699T, COMT V158M), wiekszosc z nich nie jest bezsposrednio odpowiedzialna za zarzadzanie poziomem ekspresji danych genow. Czynniki epigenetyczne jak np. dieta, styl zycia, ekspozycje srodowiskowe graja tutaj dosc wazna role.

 

Polimorfizmy moga byc odpowiedzialne za niestabilnosc genow w obliczu zagrozenia srodowiskowego. Rownie waznym jednak czynnikiem jest niedostepnosc tzw. kofaktorow, potrzebnych do produkcji danego enzymu czy bialka. Kofaktorem moze byc witamina lub mineral, czy tez produkt uboczny procesow biochemicznych (np. Cykl Krebsa -> NADH). Dlatego tez, polimorfizmy czesto mozna „obejsc” poprzez zwiekszenie koncentracji kofaktora lub tez poprzez bezposrednie zaaplikowanie produktu koncowego rakcji, w ktorej „zagrozony” gen pelni kluczowa role. Na przyklad,  gen MTHFR C677T, „spowolniony ” z powodu polimorfizmu, mozna teoretycznie obejsc przez suplementacje zwiazkiem, majacym byc wynikiem reakcji, dla ktorej enzym MTHFR jest niezbednym czynnikiem – Metylo-folianem (lub 5-MTHF). Z uwagi jednak na fakt, ze sciezki metaboliczne sa polaczone sa ze soba, nalezy spodziewac sie efektu domino i dlatego adresowanie jednego polimorfizmu w izolacji moze zdestabilizowac reakcje majace nastapic w dalszej kolejnosci; jesli przykladowo podamy wysoka doze 5-MTHF (np. lek Deplin), bez rozeznania calosci terenu oraz zidentyfikowania sasiadujacych polimorfizmow, suplementacja moze podniesc poziom energii przez kilka dni ale w rezultacie zakonczyc sie poglebieniem stanow przemeczenia oraz podniesiona czestotliwoscia stanow lekowych jako skutek podniesionego poziomu adrenaliny.

 

Kazdemu SNPowi odpowiada numer „rs” (np. rs4880), ktory reprezentuje dokladna lokacje (szczebel) na genomie DNA (drabinie).

Trzymajac sie analogii drabiny – kolejne serie szczebli odpowiedzialne sa za kodowanie lub tworzenie instrukcji do produkcji poszczegolnych polipeptydow: enzymow lub bialek.

Na przyklad, dobrze znany nam enzym MTHFR jest wynikiem procesu, ktory zapoczatkowany zostal jako tysiace szczebli drabiny, ktore zostaly skopiowane, po czym ponownie uzyte jako szablon do budowy enzymu MTHFR poza jadrem komorki.

DNA jest „wyrazane” jako fenotyp po tym jak jest skopiowane i uzyte do budowy enzymow, bialek nosnych, receptorow i polipeptydow, ktore napedzaja nasza biochemiczna maszyne.

Jak nadmienilem juz wczesniej, rozrozniamy kodujace oraz niekodujace (mozliwe, ze sa to segmenty sygnalizujace) porcje genomu DNA.

W odroznieniu od segmentow niekodujacych, fragmenty, ktore koduja, czesciowo zalezne sa od dodania do nich  (badz usuniecia od nich) grup metylowych, ktore reguluja ekspresje tych regionow, pelniac role wylacznika. Nalezy wiec upewnic sie, ze nasz tryb zycia (np. dieta) pozwala na dostarczanie grup metylowych naszym komorkom.

W zaleznosci od okresu  zycia komorki, grupy metylowe moga byc wykorzystane w rozny sposob (zaleznie od ich redystrybucji). Lancuch DNA zawiniety jest w formie tzw. histonu, jak waz ogrodowy na szpuli. Ta szpula musi, w odpowiednim momencie byc rozluziona aby ulatwic kopiowanie segmentow DNA. W innych okresach, odpowiednie zawiniecie i zacisniecie  naszej szpuli, bedzie chronilo nasze DNA przed uszkodzeniem i bedzie bezpoecznie przechowywane w jadrze komorki, jako plan konstrukcji do generacji wszystkich polipeptydow. Te stany szpuli: otwarta badz zacisnieta rowniez regulowane sa poprzez odpowiednia dystrybucje grup metylowych (a ich dostepnosc zalezna od sprawnej metylacji).

DNA to inaczej kwas dezoksyrybonukleinowy, czyli zbudowane jest z nukleotydow, z ktorych kazdy ma swoja baze / podstawe, dezoksyryboze oraz grupe fosforowa. Podstawy nukleotydow dziela sie glownie na 4 rodzaje, ktore oznaczane sa kolejno:

A – dla Adeniny

G – dla Guaniny

C – dla Cytozyny

T- dla Tyminy

 

Poslugujac sie analogia drabiny – na kazdy szczebel przypada jedna para podstaw nukleotydow. Cytozyna powinna byc w parze z Guanina, podczas gdy Tymina „lubi” byc w parze z Adenina.

RNA jest „poslancem”, ktory przemieszcza sie do wnetrza jadra komorki i kopiuje rozwiniete, otwarte segmenty DNA, ktore rozpinane jest  wzdluz, po srodku. Nastepnie produkowane sa dwie linearne sekwencje dodatkowych nukleotydow A,C,G i T a skopiowana w ten sposob porcja przenoszona  jest na zewnatrz jadra skad przetransportowana jest (dzieki mRNA) do „fabryki”, ktora nazywamy rybosomem.

Tak przygotowana jest instrukcja, ktora determinuje o tym gdzie produkcja sie zaczyna i gdzie ma sie skonczyc.

 

Zadaniem rybosomu, nastepnie jest produkcja aminikwasow. Trzy linearne sekwencje nukleotydow dadza nam w rezultacie aminokwas. Na przyklad, jesli trzy kolejne nukleotydy to G,G,T to wyprodukowanym aminokwasem bedzie Glicyna. Jesli trzy kolejne nukleotydy odczytane zostana jako sekwencja T,C,T to rybosom wyprodukuje Seryne.

Jesli przyrownamy pojedyncze aminokwasy do koralikow w naszyjniku, to nastepnie, w wyniku serii skomplikowanych procesow, wybrane aminokwasy polaczone zostaja ze soba w ciaglosc aby stworzyc lancuh polipeptydowy (naszyjnik). jesli wszytsko pojdze dobrze, zostanie wyprodukowany doskonaly polipeptyd, ktory spelni swoja funkcje jako enzym (np. MTHFR) bialko nosne (np. SLC19A1 – transport folianow) lub receptor (FOLR2 – receptor folianowy).

Jesli jednak, nieprawidlowy nukleotyd (nasz SNP) „przetlumaczony” zostanie w nieprawidlowy dobor aminokwasu do budowy naszego enzymu (badz bialka, badz receptora) to jego funkyjnosc nie bedzie optymalna.

Nieoptymalna funkcyjnosc, bedaca skutkiem polimorfizmu moze byc spowodowana zmiana ksztaltu naszego enzymu czy bialka w miejscu krytycznym dla jego „otwartosci” na kofaktor (witamine badz mineral), potrzebny do jego prawidlowego dzialania.

Jesli wpiszesz w Google nazwe konkretnego enzymu, szybko zauwazysz, ze wyglada on jak swego rodzaju wstazka (tutaj porownalismy enzym do naszyjnika). Na tej wstedze zauwazysz zawijasy oraz miejsca dokujace na kofaktory jak magnez, witamina b-6 itd. Niektore z tych „stacji dokujacyh” sa krytyczne dla funkcji tych enzymow, stad tez odpowiednia selekcja numerow rs dla danych SNPow w Raporcie Wariantow.

 

Jak wspomnialem wczesniej, funkcja enzymu, wygenerowanego przez gen „wolny od” polimorfizmu moze byc rowniez zaburzona poprzez zwykly brak kofaktora. Kofaktory to najczesciej witaminy z grupy B oraz mineraly (np. Lit dla bialka transportowego witaminy B-12).

Funkcja enzymu czy bialka wyprodukowanego przez „czysty” gen moze byc rowniez zaburzona przez substancje toksyczne, metale ciezkie etc. takze dodatkowo, patrzac na nasze dane dotyczace polimorfizmow powinno sie wziasc pod uwage przebadanie pod katem niedoborow koafaktorow oraz obecnosci substancji toksycznych.

 

Wracajac do szczegolow dotyczacych polimorfizmow… pomimo nieprawidlowego doboru aminokwasu z powodu SNPu, wyprodukowany polipeptyd, nawet jesli znieksztalcony, wciaz bedzie uzyty do reakcji majacej na celu konwersje ”A” do „B” Z uwagi jednak na znieksztalcony ksztalt, reakcja ta moze poprostu odbywac sie znacznie wolniej. Najbardziej pasowalby tu przyklad nieprecyzyjnie skopiowanego klucza, ktory jest moze w stanie, w koncu otworzyc zamek lub klodke ale bedziemy musieli sie najpierw z nim troszke pobawic.

 

Poraz kolejny przywolujac przyklad enzymu MTHFR, ktorego zadaniem jest konwersja 5,10 Methyl THF do 5- MTHF, w przypadku „mutacji” (SNPu/polimorfizmu) C677T, konwersja ta bedzie spowolniona.

Jesli SNP MTHFR pochodzi tylko od jednego z rodzicow, mowimy wtedy o tzw. heterozygocie (na raporcie oznaczona kolorem zoltym).

Jesli SNP natomiast odziedziczylo sie od obojga rodzicow, mowimy o homozygocie – enzym w tym wypadku dziala najwolniej i dlatego na Raporcie Wariantow Genetycznych oznaczony bedzie kolorem czerwonym.

 

 

Analizujac ta sytuacje wedlug teorii opisanej kilka paragrafow wczesniej… Na lokacji rs1801133 (szczeblu DNA) na pozycji 677 regionu DNA, kodujacego na produkcje enzymu MTHFR, oczekujemy dwie podstawy nukleotydu – Cytozyny. Jesli natomiast jedna Cytozyna zostala zamieniona na Tymine to ten SNP (zamiana) jest przedstawiana jako MTHFR C677T – heterozygota a funkcyjnosc tego enzymu spadnie o ok. 20-30%.

Jesli natomiast obydwa nukleotydy Cytozyny zostana zamienione przez Tymine to SNP ten bedzie zaprezentowany jako MTHFR C677T – homozygota a funkcjonalnosc enzymu MTHFR spadnie o ok 60%.

W rezultacie osoba z MTHFR C677T hetero – lub homozygotalnym SNP bedzie miala zmniejszona zdolnosc do konwersji 5,10-metylenetetrahydrofolianu (substratu) do 5-metyltetrahydrofolianu (produktu).

Tlumaczac na bardziej dostepny jezyk, SNP na genie MTHFR oznaczac moze problemy z przeksztalcaniem syntetycznych form kwasu foliowego lub folianow z diety do formy najbardziej aktywnej w procesach komorkowych.

 

W takim wypadku, suplementy zawierajace syntetyczne formy kwasu foliowego nie beda takiej osobie przyjazne. 5-metyltetrahydrofolian jest jednym z enzymow cyklu metylacji, niezbednym do produkcji Serotoniny i Dopaminy, konwersji Homocysteiny do Metioniny co rowniez prowadzi do produkcji SAMe (glownego „dawcy” grup meylowych). 

 

 

Enzymy DHFR  oraz MTHFD1 sa rowniez w bezposredniej linii pomiedzy bardziej zlozonymi formami kwasu foliowego i MTHFR takze ich funkcja rowniez musi zostac przeanalizowana w kontekscie mozliwosci do konwersji i metabolizmu folianow u danej osoby.

SNPs/ Polimorfizmy sa waznym narzedziem do identyfikacji potencjalu/predyzpozycji do zaburzen w mechanizmach, ktorych nieodpowiednie funkcjonowanie moze objawiac sie jako prewlekle stany chorobowe.

Kombinacja wiedzy z raportow wariantow genetycznych, calosciowa historia medyczna, oraz dane distarczone z innych badan metabolicznych moze okazac sie niezwykle pomocna przy adresowaniu problemow zdrowotnych.

Same dane z w/w raportow nie powinny jednak byc wykorzystywane w celu diagnozowania chorob a bardziej jako narzedzie pomocnicze w celu zrozumienia patologii dotyczacej funkcjonowania konkretnych enzymow, bialek czy receptorow jako produktow kodowania DNA.

Wybory dotyczace stylu zycia, diety oraz ekspozycja na toksyny, bakterie, wirusy sa nierozlaczna czescia ukladanki gdyz jak dowiedzielismy sie wczesniej, nieprawidlowa funkcja enzymu nie musi byc rezultatem SNPu ale np. brakiem adekwatnej ilosci witamin czy mineralow odgrywajacych role koofaktorow.

Tam gdzie bylo to mozliwe, na diagramach towarzyszacych raportom genetycznym, zawarte zostaly rowniez te koofaktory. Oprocz witamin i mineralow koofaktorami sa rowniez produkty enzymatycznych reakcji Cyklu Krebsa, pochodne fosfolipidow i wiele wiecej.

Waznym jest aby zaadresowac wszytskie sciezki enzymatyczne ale musi byc to zrobione w odpowiedniej kolejnosci a wybor suplementacji 5-MTHF czy metylowana forma B12 w wiekszosci przypadkow nie powinien byc pierwszy na liscie.

Czym jest Raport Wariantow Genetycznych?

Jest to uporzadkowana, wedlug kategorii lista polimorfizmow. Raport wygeneroany jest z tzw. danych surowych (oryginalnego pliku, najczesciej w formacie .txt. bedacego bezposrednim wynikiem badania DNA). Plik z surowymi danymi, przepuszczony jest przez specjalny program, ktory „wyciaga” z surowych danych (ponad 600 tys. linijek w przypadku badania MTHFR Genetics UK) jedynie interesujace nas, jako majace znaczenie dla pewnych kategorii zdrowotnych, geny oraz ich poszczegolne lokalizacje.

Raport, ktory generuje MTHFR Genetics UK zawiera bardzo szeroka liste pozycji geneticznych, podzielonych na kategorie, ktore odzwierciedlaja poadejcie do adresowania pacjenta wedlug pryncypalow Medycyny Funkcjonalnej . Wiecej na temat tych kategoria mozna przeczytac tutaj.

 

 

 

Genetyczne czynniki ryzyka powiklan poszczepiennych

vax injured DNA risk

 

Wiekszosc badan naukowych, ktore wykryly zwiazek pomiedzy konkretnymi wariantami genetycznymi oraz poszczepiennymi powiklaniami skupialy sie na genach zwiazanych z reakcja ukladu odpornosciowego, autoimmunologia oraz metylacja.

Takie podejscie oczywiscie ma sens, biorac pod uwage, ze szczepionki powinny wywolywac reakcje ukladu odpornosciowego, zarowno humoralnego (opierajacego sie o produkcje przeciwcial), jak i aktywacje odpornosci za posrednictwem komorkowych mechanizmow zapalnych.

Badanie wykonane w 2015 r. wykorzystalo istniejaca literature naukowa aby skumulowac dane an temat genetycznych predyspozycji do powiklan poszczepiennych. (R)

W ksiazce „Szczepienia a autoimmunologia”  ( „Vaccines & Autoimmunity” Shoenfeld, Agmon-Levin & Tomljenovic) mozemy znalezc referencje do dziesiatek badan identyfikujacych warianty na genie HLA jako scisle powiazane z aktywacja przez szczepienie autoimmunologicznych mechanizmow ukladu odpornosciowego . 

Niektore z tych wariantow genu HLA to :

Niektore z procesow chorobowych o podlozu autoimmunologicznym moga byc zapoczatkowane wlasnie sczepionka a literatura naukowa rowniez na ten temat nie milczy. Do tych chorob naleza m. in: Toczen (R1 , R2), reumatoidalne zapalenie stawow (R1, R2, R3), macrophagic myofascitis (R1, R2), zespol Guillain Barre (R1 ) .

Nowoczesne badania genetyczne wyjasnily niektore z tych dziedzicznych czynnikow ryzyka poprzez identyfikacje wyzej wymienionej klasy wariantow genu HLA.

Rodzina genow HLA jest scisle zwiazana z procesami autoimmunologicznymi zachodzacymi w organizmie czlowieka. (R1, R2 ).  

Bialka produkowane przed rodzine genow HLA biora udzial w procesie  wykrywania oraz usuwania antygenow podczas infekcji. Komunikuja sie one z komorkami T,  sygnalizujac im rozne „komunikaty”  niezbedne do sprawnej aktywnosci ukladu odpornosciowego.  Zachwiania pomiedzy „galeziami ” Th1 i Th2 ukladu odpornosciowego sa znamienne dla procesow autoimmunologicznych.

W roku 2008 dokonano dosc waznej analizy, ktora pokazala silne korelacje statystyczne pomiedzy szescioma wariantami genetycznymi a skutkami ubocznymi po administracji szczepionki na Ospe. (R).

Niektore z tych wariantow to:

IL4 jest cytokina (immunologic signaling protein – bialko sygnalizacji odpornosciowej) bioraca udzial w limfocytycznej, zapalnej odpowiedzi ukladu odpornosciowego. IRF jest czynnikiem transkrypcyjnym promujacym uwolnienie cytotoksycznych interferonow oraz jest bardzo wazny dla procesu apoptozy (zaprogramowana smierc komorkowa) . Wariant MTHFR 677 variant zidentyfikowany w tej analizie jest kluczowy dla spranwego przebiegu reakcji w cyklu metylacji oraz metabolizmu folianow, naprawy DNA, proliferacji komorkowej oraz dla procesow detoksyfikacyjnych.