Nyolc éve zajlik egy előadássorozat a Nagyvárad téren, a tavaszi és az őszi idényben, változó gyakorisággal, mindig szerdán három és öt óra között. Most a Magyar Tudomány szerkesztőivel együtt elhatároztuk, hogy rövid cikkek formájában, közérthetőbb nyelven, de a lényeget mégis megtartva tájékoztatjuk a szélesebb magyar tudományos közösséget az előadások tartalmáról. Lényegében a modern biológiai, orvosbiológiai trendeket szeretnénk bemutatni ezekkel a közleményekkel. Tesszük ezt azzal a meggyőződéssel, hogy a genomika és a rendszerszemléletű biológia berobbanása kutatói paradigmáinkba a szűkebb szakmai jelentőségen túl izgalmas tudományszociológiai eseménynek vagy akár popkultúra-trendnek is tekinthető.

Eredetileg 2001-ben, elsősorban saját továbbképzésünk okán ezeken az előadásokon az orvosi genomikáról akartunk beszélni, aztán lassan ez a kezdeményezés tematikájában kiszélesedett. Ma már talán helyesebb lenne a Semmelweis Rendszerbiológiai Előadások címet adni a sorozatnak.

Mi is az a genomika,
és mi a rendszerszemléletű biológia?

A genomika a teljes genom kutatásának tudománya, a szó egyfajta globális genetikát jelent. Más szóval, nemcsak a genetikai állomány kevesebb mint ötvenedét elfoglaló fehérjéket kódoló génekkel foglalkozik, hanem az emberben mintegy 3,2 milliárd nukleotidból álló teljes genommal. A modern biomedicinális kutatás lényege, hogy az, túllépve az adatgyűjtő részletkérdések (szükségszerű) megválaszolásán, megkísérli az egyes (amúgy rendkívül komplex) biológiai jelenségeket kontexusban, környezetükkel egységes rendszerben szemlélni, és kapcsolódási összefüggéseikben, hálózatában megérteni.

Erre ma már sok minden képessé teszi a szakma képviselőit. A molekuláris genomikai adatok halmazát kapjuk a nagy áteresztőképességű módszerek segítségével. A nanobiotechnológia csúcsteljesítményeit jelentik a microarray-ek, a chipek, ahol ma már akár 150–200 ezer gén is vizsgálható néhány négyzetcentiméteren. Automatikusan vezérelt rendszerek napi sokmillió pontmutációt (nukleotid „betűhibát”) tudnak „elolvasni”. Más módszerek a teljes genom szintjén képesek nukleotidszakaszok kieséseit, átrendeződéseit és beékelődéseit feltárni. Hatalmas adattömeg áll rendelkezésre a biológiai anyaggyűjtemények (biobankok) és a webről letölthető adatbankok révén. Ide tartoznak a klinikai,

laboratóriumi adatbázisok is. Külön kell említeni a szakirodalmi adatok nyelvészeti informatikai technikákkal elemzett („bibliomikai’) feldolgozását. Mindehhez kapcsolódik a biomedicinális terület egyik legcsillogóbb határtudománya – a robbanásszerűen fejlődő bioinformatika is.

A DNS-szintű adatok (SNP, genomszintű deletiok és insertiok) mellett az expressziós (mRNS, protein stb.) hatalmas tömegét kilátástalan lenne a korábbi biostatisztikai eljárásokkal értékelni. Ez az igény megtermékenyítően hatott az alkalmazott matematikára is. Lovász László Wolf díjas akadémikus is a Bolyai-díj átvételekor azt mondta, hogy ma a biológia (neurobiológia, genomika) lett az egyik legnagyobb „megrendelője” a matematikának. Ma már nagy hatékonyságú informatikai programok állnak rendelkezésre. Például, egy leolvasott expressziós microarray kiértékelése, túlmenően az adatok minőségellenőrzésén és normalizálásán, egy elsődleges adatelemzést jelent (feature extract). Ezek az adatok ezt követően, a szakirodalmi háttér tükrében bekerülnek egy génhálózat-elemző rendszerbe (gene pathway analízis), amely már összefüggéseiben, egymáshoz való viszonyában, hálózatként vizualizálva értékeli a kapott experimentális adatokat. Az egyik legújabb eljárás pedig az ún. gene set enrichment analízis, ahol teljes géncsoportok együttes változásai lesznek láthatóak. Hatalmas ugrást él át a metabolomika, amelynek keretében a kis molekulatömegű anyagok változását mérik, hasonló rendszerbiológiai, tehát hálózatos szemlélettel. A génhálózatok elemzésére ma már sok példa adódik.

A genomika, proteomika, metabolomika stb. – az „omika” korszak – a tudomány globalizációjának vezető irányzatává vált. Rákkutatásban onkogenomikáról, gyógyszerkutatásban farmakogenomikáról, immunológiában immungenomikáról beszélünk, hogy csak néhány példát említsünk. Ez a komplex megközelítés, ez a rendszerszemléletű biológia lényege.

A következő hónapokban (természetesen a teljesség igénye nélkül) ízelítőt szeretnénk adni a genomika, a systems biology izgalmas területéről. Reméljük, hogy sikerül megmutatni és megosztani azt az örömöt, amit mi biológusok, orvosok, gyógyszerészek, kutatók érzünk e szép új világ feltárulása során.
 

Kulcsszavak: genomika, rendszerbiológia, molekuláris medicina, bioinformatika