Odborný vědecký časopis Nature zveřejnil studii, na které se podíleli i čeští vědci. Přinesli v ní přelomové poznatky o možnostech opravy genetických chorob v raném embryonálním vývoji.
Downův syndrom, srpkovitá anémie, některé formy rakoviny, cystická fibróza nebo Duchenneova svalová dystrofie. Kompletní seznam dědičných onemocnění, která zkracují život a zhoršují jeho kvalitu, by byl ale mnohem delší – existuje jich totiž několik tisícovek.
Jejich léčba je náročná, a u mnoha z nich stále ještě nemožná. Řada vědců po celém světě v současné době proto začíná uvažovat o možnostech, které by dříve nebyly ani představitelné. Díky genovému inženýrství teď možné jsou – ale zůstávají velmi kontroverzními.
Největší pozornost – v negativním ohledu – vyvolala aktivita čínského vědce Che Ťien-kchueje, který v listopadu 2018 oznámil, že úspěšně upravil geny dvou malých dívek, aby jim takto daroval imunitu vůči viru HIV. Jenže nejenže měl jeho pokus nečekané vedlejší účinky, lékař skončil ve vězení a jeho neschválený pokus s lidskými bytostmi vyvolal po celém světě rozhořčení a vzpomínky na nacistické pokusy se židovskými dětmi. Reagovala i Světová zdravotnická organizace, která tyto experimenty ostře odsoudila.
Čína ale přes tento skandál v genetických experimentech s dětmi pokračuje. Čínští vědci před rokem pomocí agresivních virů změnili DNA šestileté dívce, která měla zpožděný vývoj kvůli genetické poruše. Šlo o první genovou terapii, která cílila na mozek: terapie měla přepsat vadný kód v jejích neuronech. K úspěchu stačila změna jediného písmene v genetickém kódu.
Letos v létě ale americký odborný časopis Science ve spolupráci s webem Retraction Watch zjistil, co Čína zatajila: dívka pouhých sedm dní po zákroku na jeho následky zemřela. A další případ, který skončil tragédií odhalili západní novináři jen o několik týdnů později: v Šanghaji došlo k úmrtí dítěte v rámci klinické studie experimentální terapie založené na úpravě genů určené k léčbě Duchennovy svalové dystrofie.
Léčba dědičných onemocnění pomocí cílené opravy genů u embryí nebo malých dětí je tedy velmi nadějný obor, ale zatím se nachází ve velmi časném stadiu.
Nová česká studie
Odborný časopis Nature teď vydal důležitou studii, které se tomuto fenoménu věnuje – a významný podíl na ní měli i čeští vědci. Výzkum se týká toho, jak lidská embrya opravují poškození DNA vznikající při těchto úpravách.
Právě na tom totiž záleží bezpečnost používaných metod. Autoři současně prozkoumali i limity současných technologií. Prvním autorem práce je Štěpán Jeřábek působící na Kolumbijské univerzitě v New Yorku a zároveň v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB), na studii se podíleli i další dva vědci z tohoto ústavu – Iva Pichová a Michal Doležal.
Neznámé procesy, které se špatně studují
Oprava DNA je jedním ze základních procesů, na kterých zcela závisí správný vývoj lidského embrya. Chyby se totiž objevují v tomto kódu velmi často, člověk má ale evoluční mechanismy, jak je opravovat. Problém je, že o tom, jak přesně to probíhá v nejranějších fázích života, se dosud vědělo jen velmi málo – už jen proto, jak složitý a také eticky kontroverzní je výzkum lidských embryí.
A právě tím je nová studie klíčová: poprvé totiž podrobně porovnala, jak lidská embrya reagují na dva různé typy poškození DNA. „Studie ukazuje, že raná embrya si dokážou účinně poradit s jednovláknovým poškozením DNA, zatímco oprava dvouvláknových zlomů je v této fázi vývoje výrazně méně spolehlivá,“ shrnul Jeřábek.
Aby mohli vědci opravné mechanismy podrobně zkoumat, provedli cílené změny ve dvou dobře prostudovaných genech, a to hned dvěma rozdílnými způsoby genové editace. Pomocí dobře známé genetické techniky CRISPR-Cas9 vytvořili v embryonální DNA zlomy na obou vláknech dvoušroubovice, zatímco metodou editace bází vyvolali změnu spojenou s přerušením pouze jednoho vlákna DNA. Pak sledovali, jak na oba typy zásahu reagují buněčné opravné mechanismy.
Vědcům se navíc povedlo z šest dnů starých embryí úspěšně izolovat kmenové buňky. Díky nim mohou studovat dopad genové editace mnohem podrobněji, protože z kmenových buněk se dá získat dostatek genetického materiálu k důkladné analýze. Umožňují také zkoumat, jak se genetické změny projeví v dalších generacích buněk.
Nastal už čas na genetické změny embryí?
Článek vedle nových poznatků o opravě DNA upozornil i na limity současných metod genové editace a potřebu jejich dalšího výzkumu. „Naším cílem nebylo vyvinout metodu pro genetické úpravy lidských embryí, ale v rámci základního výzkumu lépe porozumět tomu, jak v jejich buňkách fungují mechanismy opravy DNA. Přestože z hlediska úspěšnosti oprav představuje využití editace bází významný posun oproti technologii CRISPR-Cas9, výsledky naší studie zároveň ukazují, že před případným klinickým využitím těchto metod bude potřeba zodpovědět celou řadu dalších otázek týkajících se bezpečnosti,“ říká Štěpán Jeřábek.
Výzkum sám o sobě by se dal považovat za kontroverzní – pracoval s lidskými embryi. Probíhal proto v laboratoři respektovaného vědce Dietera Egliho pod přísným dohledem etické komise Kolumbijské univerzity. Studie vzbudila značnou mezinárodní pozornost a věnovala se jí světová média včetně deníku The New York Times.
Ředitel ÚOCHB Jan Konvalinka přitom zdůrazňuje, že podobný základní výzkum je důležitý nejen z vědeckého, ale i společenského hlediska. „Etickou debatu kolem podobných studií považuji za zcela legitimní a potřebnou. Smyslem základního výzkumu je posouvat hranice poznání a zároveň lépe chápat možnosti i limity současných technologií. Právě proto tato práce představuje důležitý příspěvek k odborné i veřejné diskusi.“