Otrzymałem od jednego z internautów cytat z wywiadu dr hab. n. med. Anny Wójcickiej dla Onet. Internauta poprosił mnie o opinię ponieważ nie wie co o tym myśleć.

REKLAMA

Poniżej przekopiowałem ten cytat, wraz z dołączoną przez niego krótką notką o autorce tego wywiadu.

Dr hab. n. med. Anna Wójcicka jest pracownikiem Uniwersytetu Warszawskiego i Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego oraz współzałożycielką i prezesem firmy Warsaw Genomics, zajmującej się diagnostyką genetyczną. Od lat pracuje w obszarze zagadnień związanych z biotechnologią i medycyną. Nie wiem co o tym myśleć. Czy ta pani ma rację i jej tok rozumowania jest dobry?

Cytat z wywiadu: „Słyszałam też wiele obaw pacjentów, że ponieważ jest to kwas nukleinowy – czyli coś, co kojarzy nam się z genami – to może się „wbudować” w nasz genom i w jakiś sposób go zmienić. Absolutnie tak nie jest! Po pierwsze, jest to zupełnie inny materiał genetyczny, niż my mamy – i nie może się połączyć z naszym materiałem genetycznym. Po drugie, podstawowa zasada wszystkich procesów biologicznych związanych z genami jest taka, że nasz osobisty genom, nasze DNA, znajduje się w jądrze komórkowym. mRNA, które będzie w szczepionce, w ogóle nie wnika do jądra komórkowego, znajduje się w innych częściach komórki. Nie może więc mieć żadnego kontaktu z naszymi genami.”

Zacznę od tego, że jeśli prezes firmy zajmującej się diagnostyką genetyczną, chwali szczepionkę mRNA i nie widzi żadnych związanych z nią zagrożeń, to może mieć w tym jakiś interes. Dlatego postanowiłem dokładnie przeanalizować tę wypowiedź aby dowiedzieć się, jakie są ku temu powody.

Przeanalizujmy część wypowiedzi mówiącej o tym, że konstrukt mRNA ze szczepionki „nie może się połączyć z naszym materiałem genetycznym” ponieważ „jest to zupełnie inny materiał genetyczny”.
Czy na pewno?

RNA i DNA to kwasy nukleinowe o bardzo podobnej budowie i wspólnym pochodzeniu ewolucyjnym. RNA uważane jest za pierwotny materiał genetyczny, a pozostałością „świata RNA” jest mechanizm transkrypcji i translacji czyli syntezy białka, rybosomy (miejsce, gdzie odbywa się translacja) i wiele innych (Rys. 1). Różnice między tymi kwasami są nieznaczne i dotyczą obecności rybozy w RNA i deoksyrybozy w DNA. Deoksyryboza, powstała wskutek pozbycia się jednego atomu tlenu w pozycji 2’ atomu węgla w pierścieniu rybozy. Ponadto uracyl w RNA został zastąpiony przez tyminę w DNA. Dzięki temu DNA jest stabilniejszy i dlatego w toku ewolucji przejął rolę materiału genetycznego. DNA zazwyczaj występuje jako dwuniciowa cząsteczka natomiast RNA zazwyczaj jako jednoniciowa cząsteczka (Rys. 2). Jednakże znane są wirusy, których materiałem genetycznym jest jednoniciowy DNA (np. parwowirusy), a także znane są wirusy, u których materiałem genetycznym jest dwuniciowy RNA (np. rotawirusy). Ponadto RNA może tworzyć złożone, dwuniciowe struktury jak chociażby tRNA, który przenosi aminokwasy. Tym samym różnice chemiczne między obydwoma kwasami są niewielkie. Warto także nadmienić, że mutacje mogą łatwo prowadzić do zmiany zasady azotowej w DNA w taką, która jest charakterystyczna dla RNA. Przykładowo bromouracyl może zastąpić tyminę w DNA, co prowadzi do mutacji. Podobnie działa deaminacja, w wyniku której cytozyna w DNA przekształca się w uracyl typowy dla RNA (Rys. 3).

Te dwa kwasy nukleinowe występują w naszych komórkach, zarówno w jądrze, jak i w cytoplazmie. Większość DNA znajduje się w jądrze komórkowym. W procesie podziału jądra i komórki DNA jest przekazywany do komórek potomnych. Proces syntezy DNA to replikacja. W trakcie życia komórki, DNA jądrowe służy jako wzorzec, matryca do produkcji RNA (transkrypcja). Tym samym w jądrze występuje obok siebie DNA i RNA.

Część RNA, które powstało w jądrze jest transportowana do cytoplazmy, gdzie między innymi uczestniczy w syntezie białek (translacja). Kiedyś sądzono, że przepływ informacji może zachodzić tylko w jednym kierunku od DNA do RNA a następnie białka. W 1958 r. noblista Crick stwierdził, że przepływ informacji między kwasami nukleinowymi może być dwukierunkowy czyli zarówno od DNA do RNA jak i od RNA do DNA (Rys. 4). Ten ostatni proces nazywany jest odwrotną transkrypcją, która związana jest z obecnością w cytoplazmie RNA jak i DNA powstałego na matrycy RNA. Odwrotna transkrypcja występuje u niektórych wirusów RNA, a także u organizmów jądrowych, takich jak człowiek. Przykładem odwrotnej transkrypcji jest tworzenie telomerów (końców chromosomów) przy pomocy telomerazy (jądro), a także przemieszczanie się ruchomych elementów genetycznych zwanych retrotranspozonami. Odwrotna transkrypcja retrotranspozonów odbywa się w cytoplazmie, co wiąże się z syntezą DNA na matrycy RNA i transporcie tego pierwszego do jądra. Tym samym DNA i RNA również mogą występować obok siebie w cytoplazmie.

RNA i DNA to dwa podobne kwasy nukleinowe, które występują obok siebie i są od siebie uzależnione jak bracia syjamscy. Prześledźmy procesy, o których wspomniałem powyżej.

I tak, replikacja DNA musi być zainicjowana krótkimi starterami RNA, ponieważ DNA nie potrafi sam siebie replikować. Polimerazy DNA mogą tylko wydłużać istniejącą nić. Startery RNA są syntetyzowane przez polimerazę RNA, są komplementarne do DNA, łączą się tworząc hybrydę DNA-RNA i inicjują proces replikacji (Rys. 5). Przy okazji reakcji PCR, która jest niczym innym jak replikacją in vitro (poza organizmem) przyzwyczailiśmy się do starterów DNA, które inicjują ten proces. W PCR używamy starterów DNA ze względu na większą ich stabilność niż RNA. Startery RNA rozpadłyby się po pierwszej denaturacji. Jednakże w komórce to właśnie startery RNA rozpoczynają replikację.

Z kolei synteza białka (translacja), wymaga przepisania informacji zawartej w DNA na RNA (mRNA). Proces ten nazywany jest transkrypcją. Powstałe mRNA jest transportowane do cytoplazmy, gdzie służy jako matryca do syntezy białka. Aminokwasy, będące składnikami białek są dostarczane za pomocą tRNA (transportujący). Synteza ta jest możliwa dzięki komplementarności zasad występujących w mRNA, uporządkowanych w trójki nukleotydów zwane kodonami, z zasadami w tRNA zwanymi antykodonami (Rys. 6). Translacja odbywa się w cytoplazmie na cząstkach zwanych rybosomami. Te ostatnie powstają w jądrze i są przenoszone do cytoplazmy. To właśnie w tym momencie konstrukt mRNA ze szczepionki „wchodzi na scenę”. Zgodnie z założeniami konstrukt mRNA powinien połączyć się z rybosomem i udawać „mRNA” komórkowe stanowiąc matrycę do syntezy białka. Założenie to wykorzystuje podobieństwo kwasów nukleinowych i uniwersalność mechanizmów translacji u wszystkich organizmów żywych i wirusów. Ta uniwersalność opisana została jako kod genetyczny czyli jednolity u wszystkich organizmów żywych i wirusów sposób odczytu informacji zawartej w materiale genetycznym (Rys. 7-8). Gdyby RNA był zupełnie innym materiałem genetycznym to konstrukt mRNA ze szczepionki nie byłby w stanie wykorzystać aparatu translacyjnego naszych komórek do syntezy swojego białka.

Tym samym twierdzenie, że (cyt.) jest to zupełnie inny materiał genetyczny (RNA w szczepionce), niż my mamy – i nie może się połączyć z naszym materiałem genetycznym” nie jest prawdziwe. Kwasy RNA i DNA są podobne pod względem budowy i funkcji, mają wspólne pochodzenie ewolucyjne, oba występują zarówno w jądrze jak i cytoplazmie (choć w różnych ilościach, z przewagą DNA w jądrze). Wreszcie, przepływ informacji genetycznej pomiędzy RNA i DNA może zachodzić w obu kierunkach, co stwarza potencjalne możliwości przekopiowania konstruktu RNA na DNA, a to otwiera drogę do inkorporacji informacji zawartej w konstrukcie do naszego materiału genetycznego.

O odwrotnej transkrypcji i możliwościach związanych z retrotranspozonami w genomie ludzkim w świetle konstruktu mRNA w kolejnym poście. Ten i tak jest już długi.

Autor: prof. zw. dr hab. Roman Zieliński
Roman Zieliński jest profesorem biologii o specjalności genetyka z prawie 40-letnim doświadczeniem w pracy naukowej i dydaktycznej. Studiował biologię, ze specjalizacją genetyka,  na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, w latach 1971-1976.

Doktorat z genetyki (1980 r.) i habilitację z genetyki (1986 r.) uzyskał na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, tytuł profesora (1998 r.) również na UAM w Poznaniu. W 2007 r. został profesorem zwyczajnym. Tworzył od podstaw Katedrę Genetyki na Uniwersytecie Szczecińskim, która była jedną z pierwszych jednostek wprowadzających analizę PCR do badań genetycznych (1995 r.).

Stworzył Katedrę Genetyki na nowopowstałym Wydziale Biologii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, gdzie pracował do 2014 r.

W ciągu 16 lat pracy na UWM działania Prof. Romana Zielińskiego doprowadziły do powstania jednostki zajmującej się genetyką molekularną i rozpoznawalnej na poziomie międzynarodowym. Potwierdzeniem wysokiej pozycji jednostki oraz dorobku Prof. Romana Zielińskiego było pozyskanie 9 międzynarodowych projektów badawczych, w tym koordynowanego przez Profesora, prestiżowego projektu w ramach 6 Programu Ramowego UE (Contract MTKD-CT-2004-509834) oraz sieci badawczej COST (FA0603).

Rangę kierowanej przez Prof. Zielińskiego jednostki podkreślały także liczne prośby o odbycie stażu z zakresu metod molekularnych w kierowanej przez niego Katedrze Genetyki. W latach 2004-2007 w Katedrze Genetyki przebywało 14 stażystów z różnych państw europejskich oraz kilkunastu stażystów z ośrodków w Polsce. W sumie Katedra Genetyki kierowana przez Prof. R. Zielińskiego współpracowała z 41 partnerami zagranicznymi uczestniczyła jako koordynator lub partner w 19 międzynarodowych konsorcjach badawczych.

Prof. zw. dr hab. Roman Zieliński ma duże doświadczenie dydaktyczne. Organizował i prowadził zajęcia z genetyki, diagnostyki medycznej, genetyki człowieka, cytogenetyki, biologii komórki, biologii medycznej, cytofizjologii, biologii molekularnej, genetyki molekularnej, ewolucji molekularnej, genetyki populacyjnej, mutagenezy, regulacji prawnych w biotechnologii. W trakcie pracy na UWM w Olsztynie prowadził zajęcia na trzech kierunkach studiów: Biologia, Biotechnologia oraz Pielęgniarstwo. Profesor R. Zieliński był promotorem 36 prac licencjackich, 49 prac magisterskich, 9 prac doktorskich, w tym pracy z zakresu nauk medycznych, obronionej na Akademii Medycznej w Lublinie.

Prof. R. Zieliński opublikował 110 artykułów naukowych w recenzowanych czasopismach międzynarodowych, 45 doniesień konferencyjnych, w tym 30 na konferencjach międzynarodowych, sporządził liczne raporty do Komisji Europejskiej i ekspertyzy dla jednostek prywatnych i państwowych, w tym dla Stoczni Szczecińskiej, jednostek policji, parków narodowych, szpitali. Prace Prof. R. Zielińskiego były cytowane 363 razy, a indeks H = 10.