Genetyczne podobieństwo nie tak ważne, jak sądzono. Nasze serca mogą bardzo się różnić

To chyba dobra wiadomość dla szympansów, a gorsza dla naukowców, którzy eksperymentując na tych małpach, chcieliby szukać optymalnych rozwiązań terapeutycznych dla ludzi. Różnimy się bardziej niż wskazuje na to podobieństwo genetyczne. Nie tylko mózgi są inne, ale też choćby serca.

Zasadniczo ludzie i szympansy są podobni genetycznie w 98-99 proc. Od wieków człowiek, nawet jeszcze nie wiedząc wiele o genomie, ale ufając oczom i anatomicznym podobieństwom, na różne sposoby próbował wykorzystywać ten fakt.

Liczyliśmy na to, że inne małpy naczelne staną się swoistym bankiem części zamiennych dla człowieka, za nic mając fakt, że to niejednokrotnie gatunki zagrożone wyginięciem.

Na małpach testowano kosmetyki i inne produkty, zwłaszcza leki, uznając, że to, co bezpieczne dla małpy, będzie też dobre dla nas. Rzeczywistość nieraz okazywała się inna. Teraz w większym stopniu dowiadujemy się dlaczego.

Okazuje się, że nasze geny trzeba traktować jak swoistą talię kart i kluczowe znaczenie może mieć nie tyle sam fakt jej posiadania, ale to, których kart ostatecznie używamy i jaką stosujemy strategię gry.

Ot i cała różnica.

Serce człowieka i innych zwierząt - kluczowa ekspresja genów

Pod względem anatomicznym serca większości ssaków są podobne. Ludzka pompa i pompa szympansa wydaje się wręcz identyczna, stąd jeszcze niedawno sądzono, że małpy są idealnymi testerami leków kardiologicznych.

Centrum Maxa Delbrücka w Niemczech to jedna z wiodących na świecie instytucji specjalizujących się w badaniach biomedycznych, współfinansowana przez rząd federalny. Tamtejszy zespół badaczy podsumował dotychczasowe ustalenia naukowców, dotyczące różnic między sercami ludzi i innych zwierząt.

Lata obserwacji, eksperymentów i niepowodzeń przy poszukiwaniu z pomocą małp naczelnych nowych terapii, że podobieństwo jest jednak pozorne. Wszystko przez regulację ekspresji genów.

Ekspresja genów to proces, podczas którego informacja genetyczna ulega odkodowaniu w celu wytworzenia konkretnego produktu genu, którym często jest białko.

Regulacja ekspresji decyduje, kiedy, gdzie i ile genów jest włączanych do konkretnej aktywności. Wpływa także na kierunki ewolucyjne.

Naukowcy odkryli setki mikroprotein, maleńkich białek obecnych w ludzkich sercach, których nie ma w sercach innych naczelnych, szczurów i myszy. Znaleźli też unikalne pojedyncze geny.

Wiele z tych ludzkich genów i mikrobiałek ulega nieprawidłowej ekspresji w niewydolności serca, co sugeruje, że mogą odgrywać ważną rolę w rozwoju chorób serca

- tłumaczy jeden z autorów najnowszego badania, dr Jorge Ruiz-Orera.

Skoro tych białek nie ma u zwierząt, jak mielibyśmy z ich pomocą w pełni poznać mechanizmy rozwoju chorób układu krążenia i znaleźć na nie leki?

Serca ludzi i zwierząt - jak ustalano różnice

Zespół przeanalizował tkankę serca szympansów i makaków uzyskaną z biobanku dr Ivaneli Kondovej z Biomedycznego Centrum Badań nad Naczelnymi w Rijswijk w Holandii, a także przechowywaną tkankę serca ludzi, szczurów i myszy, którą wykorzystano we wcześniejszych badaniach.

Korzystając głównie z sekwencjonowania RNA, zespół stworzył najbardziej wszechstronne jak dotąd źródło informacji na temat aktywności genów i białek w sercach ludzi i innych zwierząt.

Korzystano też z hodowli komórkowych, by analizować różnice na różnych etapach rozwoju.

Doktor Ruiz-Orera relacjonuje:

Nasze serca mają inne zapotrzebowanie na energię w porównaniu z mniejszymi naczelnymi, takimi jak choćby makaki, które mają znacznie szybsze tętno. Wydaje się, że ta różnica znajduje odzwierciedlenie w regulacji genów związanych z produkcją energii w sercu. Te ewolucyjne adaptacje mogą być również powiązane z naszą dwunożnością, stylem życia i dietą.

Ogrom różnic i konsekwencje terapeutyczne

W sumie zespół zidentyfikował ponad 1000 adaptacji genomowych specyficznych tylko dla naszego gatunku, w tym 551 genów i 504 regiony kodujące mikrobiałka, które występują wyłącznie w ludzkich sercach.

Wśród nich znaleźli 76 genów wspólnych zarówno dla ludzi, jak i innych naczelnych i ssaków, ale tylko u gatunku ludzkiego wyewoluowały one w celu ekspresji w sercu.

Naukowcy wykazali, że niektóre geny i mikroproteiny specyficzne dla ludzi ulegają rozregulowaniu w schorzeniach takich jak kardiomiopatia rozstrzeniowa, co podkreśla potencjalną rolę w rozwoju chorób serca i sugeruje nowe kierunki terapii.

Badanie podnosi również ważne kwestie dotyczące wykorzystywania zwierząt, takich jak myszy, do badania genetyki chorób serca u ludzi. Naukowcy apelują, by z większym dystansem podchodzić do obiecujących wyników, szczególnie w kardiologii.

Eliza Dolecka