Dědičné genetické úpravy člověka se letos staly realitou. Slibují splnění mnoha snů. I těch, po kterých jsme se budili zpocení
Lidé se letos nevrátili na Měsíc. Ani nezahájili přípravu k cestě na Mars. Přesto opět zažili „velký skok pro lidstvo“. Ten Armstrongův před půl stoletím vyvolal euforii. Letošní provází především zděšení. Lidský rod zahájil pokusy o své genetické vylepšování zoufale nešťastným způsobem.
Když v roce 2015 publikovali čínští vědci výsledky prvních pokusů o cílený zásah do dědičné informace lidských embryí, vyvolalo to vlnu nevole a odporu. Přitom ke znepokojení nebyly důvody. Číňané použili neživotaschopné zárodky odsouzené k zániku. Navíc jasně prokázali, že nad úpravou DNA v lidském embryu stále nemáme kontrolu. Poselství pokusu bylo jasné: „Pozor! Člověk, kterému bychom se už při početí snažili napravit dědičné poruchy, by mohl více ztratit než získat. Nejen že bychom ho nevyléčili, ale způsobili bychom mu další defekty.“
V reakci na čínský experiment se v prosinci 2015 sjeli odborníci z celého světa do Washingtonu na 1. summit o editaci lidského genomu a tam pod předsednictvím amerického laureáta Nobelovy ceny Davida Baltimora jednohlasně deklarovali: „Ve výzkumu cílených zásahů do dědičné informace budeme pokračovat, protože slibují lidstvu významné přínosy. Nebudeme si ale zahrávat s tím, že by se z embryí s upravenou dědičnou informací narodily děti.“
Záhy na to daly svým vědcům svolení k cíleným zásahům do dědičné informace lidských embryí pro ryze pokusné účely další země, např. Velká Británie, Švédsko nebo Japonsko. Už ve Washingtonu však bylo jasné, že otázka nezní „Budeme vůbec někdy měnit dědičnou informaci člověka?“, ale „Kdy si budeme jisti, že člověk narozený z embrya s upravenou dědičnou informací nebude trpět nežádoucími vedlejšími efekty zásahů do DNA?“.
Čínský vědec Jiankui He došel k závěru, že situace pro narození dětí s upravenou dědičnou informací dozrála v únoru 2018. Když pak v listopadu ohlásil narození dvou děvčátek z embryí, kterým cíleně pozměnil DNA, prezentoval to jako zásadní průlom a ryze bohulibý počin. „Jsem na to hrdý. Jsem nejhrdější,“ pronesl. V jednom měl Jiankui He pravdu. To, co provedl, je bezesporu přelomová událost. Hrdý však na ni může být snad jen v současné Číně.
Střelba na stodolu
Otázka cíleného zásahu do dědičné informace lidského embrya byla dlouho ryze hypotetickou záležitostí, protože genoví inženýři zasahovali do DNA naslepo. Pokusy o zásah do DNA embryí zvířat připomínaly střelbu ve tmě na stodolu. Vzhledem k velikosti stodoly není vyloučené, že se střelec strefí, ale absolutně netuší, kam rána padne.
Genom savců včetně člověka si můžeme představit jako genetickou stodolu. V každé buňce máme dvojitou šroubovici DNA tvořenou více než třemi miliardami písmen genetického kódu. Na délku měří dva metry. Nabízí sice genovým inženýrům kapitální cíl, ale naslepo vedené zásahy v ní mohou napáchat víc škody než užitku. Bylo jasné, že dokud nebudou genoví inženýři do lidského genomu střílet s přesností Viléma Tella, zůstane narození člověka s upravenou dědičnou informací hazardérským podnikem.
Situace se dramaticky změnila v roce 2012, kdy spatřil světlo světa zcela nový nástroj genového inženýrství označovaný odborníky jako CRISPR/Cas9. Pokusy na zvířatech od myší až po opice jasně dokládaly, že s jeho pomocí bude možné provádět cílené zákroky na vybraném místě dvou metrů lidské DNA. CRISPR/Cas9 umožňuje narušit vybraný gen, opravit v genu přirozeně vzniklou chybu, vnést na konkrétní adresu v DNA gen zcela nový nebo jej vyměnit za jeho jinou va riantu. Nová technologie provádí všechna tahle donedávna nepředstavitelná kouzla ochotně, efektivně, přesně a v neposlední řadě jednoduše a levně.
Nana a Lulu
V roce 2017 ukázal možnosti editace genomu lidských embryí – tedy jakéhosi přepisování dědičné informace – celkem přesvědčivě americký tým vedený ruským genetikem Šukratem Mitalipovem. Jeho členové oplodnili vajíčka dobrovolných dárkyň spermiemi muže trpícího těžkým dědičným poškozením srdeční svaloviny. Zároveň provedli pomocí CRISPR/Cas9 korekci defektu v DNA.
Z výsledků bylo jasné, že za dva roky, které uplynuly od čínského experimentu, udělala technika CRISPR/Cas9 dosti významný pokrok. Úspěšnost při korekci genetického defektu byla vysoká a navíc se ukázalo, že lze opravu provést bez nežádoucích vedlejších škod. Lidstvo bylo bezpečné editaci genomu embryí zase o krok blíž. Ani Mitalipov ale nepovažoval situaci za zralou pro první klinické zkoušky, po kterých by se narodily děti. Jiankui He byl jiného názoru.
Počátkem roku 2018 vyšly v Číně inzeráty určené párům, kde je muž nakažený virem HIV a manželka zdravá. Text pod výzvou sliboval narození zdravého potomka, který se virem HIV nenakazí. Současná medicína umí ošetřit sperma obsahující virus HIV tak, aby při umělém oplodnění vzniklo embryo, které není virem nakažené. Procedura ale není laciná a v Číně, kde je v některých oblastech virem HIV nakažena až třetina obyvatel, na ni rozhodně nemá každý.
Na inzerát se přihlásilo osm párů, z nichž jeden už v počáteční fázi z experimentu odstoupil. Zbývajícím Jiankui He vysvětlil, že v jeho experimentu nejde zdaleka jen o to, aby se dítě při početí nenakazilo otcovým virem HIV. Zásah do dědičné informace může děti obrnit proti infekci virem na celý život. Při nákaze se virus potřebuje zachytit na povrchu bílkovinné molekuly vyráběné podle genu CCR5. V severní Evropě má asi každý desátý člověk tento gen poškozený výpadkem třiceti dvou písmen genetického kódu a zhruba jeden ze sta zdědil nefunkční verzi genu CCR5 označovanou jako delta 32 od obou rodičů. Na buňkách těchto lidí nenachází virus HIV své kotviště a ti jsou tak vůči nákaze imunní.
He a jeho spolupracovníci odebrali ženám z dobrovolnických párů dozrálá vajíčka a od jejich partnerů získali spermie. Sperma ošetřili tak, aby ho zbavili virů HIV, a pak pod mikroskopem vstříkli do každého z vajíček jednu spermii s nástrojem CRISPR/Cas9 zacíleným na gen CCR5. Vzniklá embrya nechali několik dní vyvíjet v laboratorních podmínkách a pak z nich odebrali několik buněk, které podrobili genetickým analýzám.
Ověřili si, zda molekulární nůžky poškodily cílový gen daného embrya a nenapáchaly škody na jiných místech jeho DNA. Embrya, u kterých se zákrok zdařil, přenesli do dělohy jejich matkám, aby tam dokončila vývoj. V listopadu se jedné ženě narodila dvojčata – holčičky, o nichž se mluví jako o Naně a Lulu. Narození dítěte s uměle upravenou dědičnou informací očekává ještě jeden pár.
Jiankui He tvrdí, že mu šlo v první řadě o rodiny dobrovolníků a o budoucnost dětí. V Číně nákazu provází těžké stigma. HIV pozitivní lidé mají problémy s přístupem ke standardní lékařské péči, čelí diskriminaci v zaměstnání. Toho všeho prý budou Nana a Lulu ušetřeny. Bohužel, iz kusých dostupných informací o experimentu vyplývá, že jde o silně nepodložená tvrzení.
Přes mrtvoly ke hvězdám
Jiankui He ošetřil dědičnou informaci embryí nůžkami CRISPR/Cas9, které nemohly v genu CCR5 navodit mutaci delta 32 chránící obyvatele severní Evropy před infekcí virem HIV1. Nůžky poškodily geny zcela náhodně. Naně vypadla po střihu z genu CCR5 zděděného od jednoho z rodičů čtyři písmena genetického kódu av kopii genu od druhého rodiče opravila buňka střih v DNA tak, že tady jedno písmeno genetického kódu přibylo. Zajistí tyhle změny genu CCR5 stejnou ochranu jako přirozeně vzniklá mutace delta 32? To nikdo neví. A i kdyby se to povedlo, neznamená to, že bude mít Nana snazší život. Gen CCR5 není v lidském organismu pro nic za nic. Pomáhá například imunitnímu systému v boji s infekcí západonilské horečky, ale i s virem obyčejné chřipky. Nana může mít při nákaze těmito chorobami vážné zdravotní potíže. Nedávné studie dokazují, že gen CCR5 promlouvá i do vývoje mozku. Nemůže být Nana náchylnější k vážným duševním onemocněním, jako je schizofrenie? Ani to nemůže nikdo vyloučit.
Ještě komplikovanější je situace v případě Lulu. U ní vystřihly nůžky CRISPR/Cas9 patnáct písmen genetického kódu jen z genu CCR5 zděděného po jednom z rodičů. Druhý zůstal nezměněný. Navíc se střih do genu podařil jen v některých buňkách. Lulu má tedy v těle dost a dost buněk, které nabízejí viru HIV1 zcela standardní kotviště, a děvče proti infekci zcela jistě imunní není. Genetické testy, které Jiankui He na embryích provedl, navíc nedávají spolehlivou záruku, že nůžky CRISPR/Cas9 nenapáchaly v dědičné informaci embryí nechtěné škody. Lulu tedy zásahem do DNA nezískala ani hypotetickou výhodu, ale byla vystavena všem rizikům, která tento zákrok provázejí. Vědci se shodují v tom, že embryo, z něhož se narodila Lulu, neměli lékaři pro přenos matce vůbec použít.
Molekulární genetici konstatují, že pokud chtěl Jiankui He chránit děti před infekcí virem HIV, provedl to zcela diletantsky. Jeho hlavním motivem zjevně nebyla pomoc dětem a rodinám čelícím riziku nákazy virem HIV, ale vidina světového prvenství. Toho nakonec Jiankui He dosáhl. Jako první přivedl na svět děti s uměle pozměněnou dědičnou informací, které budou tuto změnu předávat na další pokolení. Lidstvo jeho zásluhou skutečně vstoupilo do éry, kdy bude měnit cíleně svou vlastní dědičnou informaci. Došlo k tomu ale tím nejhorším možným způsobem.
Kam se poděl pan Jiankui
Jiankui He porušil nejen všechna nepsaná pravidla vědecké práce, ale dostal se do příkrého rozporu i se základními předpisy určujícími průběh klinických zkoušek. Dobrovolníkům zřejmě nevysvětlil podstatu zákroku, který hodlá na embryích provést. V dokumentech, které dobrovolníci podepisovali, se píše o „vakcíně proti HIV“, a nikoli o vyřazení genu CCR5 z činnosti. Pokus provedený na soukromé klinice držel He v tajnosti až do narození dvojčat. Na internetu sice zveřejnil souhlas etické komise kliniky s experimentem, ale klinika se od dokumentu distancovala s tím, že podpisy členů komise jsou padělky. Ani souhlas etické komise by ho ale neopravňoval k provedení experimentu, protože ten odporuje čínské legislativě přijaté už v roce 2003. Experiment by musela povolit čínská vláda a ta v první reakci na zprávy o narození Nany a Lulu celý projekt s okamžitou platností zastavila. Jiankui He ještě stačil o experimentu velmi stručně referovat na 2. summitu o editaci lidského genomu, který mezi 27. a 29. listopadem hostil Hongkong. Od té doby už čínského vědce nikdo neviděl. Podle ne oficiálních zpráv byl zadržen čínskými úřady a je vyšetřován.
„Takové klinické experimenty jsou zcela předčasné vzhledem k tomu, že stále ještě úplně nerozumíme tomu, jak technologie CRISPR/Cas9 pracuje a nedokážeme předvídat dopady jejího použití a její dlouhodobé následky na život člověka i jeho budoucích potomků,“ odsoudila čínský pokus na hongkongském summitu jedna z objevitelek molekulárních nůžek CRISPR/Cas9 Jennifer Doudnová z Kalifornské univerzity v Berkeley.
„Mne hluboce znepokojilo utajení celého pokusu,“ svěřil se v Hongkongu novinářům další z průkopníků technologie CRISPR/Cas9 Feng Zhang z Massachusettského technologického ústavu. „Všechny nové postupy v medicíně včetně editace genomu by měly být nejprve velmi pečlivě otestovány, otevřeně prodiskutovány s pacienty, lékaři, vědci a veřejností a uvedeny v život legálním způsobem.“
Vítejte v 13. komnatě
Vědci se shodují, že ve chvíli, kdy bude editace genomu lidských embryí považována za bezpečnou, bude namístě provést s její pomocí nápravu vážných dědičných defektů. Na začátku tohoto procesu bude embryo, z kterého by se narodilo těžce postižené dítě nebo člověk ohrožený vážnými zdravotními komplikacemi. A na konci bude embryo zbavené defektu i rizik. Takový postup je možné chápat jako léčbu. Na začátku celého procesu je embryo nemocné, na jeho konci jej můžeme považovat za „uzdravené“.
Za stejným účelem se dnes provádí předimplantační genetická diagnostika. Při ní se umělému oplození podrobují páry, jejichž dětem hrozí závažná dědičná choroba, například Duchenneova svalová dystrofie, hemofilie nebo cystická fibróza. Ze vzniklých embryí se odeberou buňky pro genetické analýzy a prověří se, jestli embrya zdědila genetický defekt. Matce se pak přenášejí jen embrya, ze kterých se narodí zdravé děti. V případech, kdy se mezi vzniklými embryi nacházejí jen zárodky s poškozeným genem, by mohla pomoci ozdravná editace genomu. Bylo by tak možné opravit třeba mutace genů BRCA1 či BRCA2, které významně zvyšují riziko onemocnění rakovinou prsu a vaječníků, nebo mutaci genu APOE, která se pojí s vyšším rizikem propuknutí Alzheimerovy choroby.
Postup, který zvolil Jiankui He, definici genetické léčby nesplňuje. Embrya vzniklá umělým oplozením si nenesla žádný dědičný defekt a narodily by se z nich zdravé děti. Zásah pomocí CRISPR/Cas9 však změnil dědičnou informaci embrya tak, aby se z něj narodil člověk s vlastností, kterou nezdědil od rodičů. Takový postup můžeme považovat za genetické vylepšení člověka, při kterém normální embryo získá novou žádoucí vlastnost. To je další z třináctých komnat genetiky, do které čínským experimentem lidstvo vstoupilo.
Vzpomínky na budoucnost
Výdobytky moderní medicíny a farmacie se dnes už nepoužívají výhradně pro léčbu, ale slouží také k vylepšení člověka. Celkem běžné jsou zkrášlující zákroky plastických chirurgů. Také očkování lze chápat jako určitou formu vylepšení, protože nám zajistí celkem nepřirozenou odolnost vůči nebezpečným infekcím, jako je černý kašel nebo tetanus. Po vakcinaci tak máme uměle vylepšený imunitní systém.
Nezdráháme se však sáhnout ani k vylepšení mozku. Miliony zcela zdravých lidí užívají léky určené pacientům trpícím hyperaktivitou a poruchami soustředění a pomáhají si tím k vyšší duševní výkonnosti. Hojně je tento duševní doping rozšířen mezi studenty. A nelze vyloučit, že se realitou stalo už i genetické vylepšení. Některé zásahy do dědičné informace tělních buněk mohou zvýšit výkonnost sportovců. Byly zaznamenány pokusy o doping vytrvalců vnesením genu pro krvetvorný hormon erytropoetin. Výhodou tohoto genového dopingu je, že ho neodhalí stávající dopingové testy. Podle amerického genetika Lee Sweeneyho někteří vrcholoví sportovci geneticky dopují už od roku 2000.
Máme v téhle situaci vůbec šanci omezit editaci genomu lidských embryí na léčbu a nedovolit genetické vylepšování? Zkušenosti z nedávné minulosti naznačují, že by to byla marná snaha. Když se před čtyřiceti lety narodilo první dítě po umělém oplození, zavládlo zděšení možná ještě silnější než po zprávě o narození Nany a Lulu. Vždyť autoři techniky oplození „ve zkumavce“ odmítli nejprve ověřit postup na opicích a pustili se rovnou do léčby neplodnosti u lidí. Přesto se technika dočkala velmi rychlého rozšíření po celém světě a do dnešních dní se díky ní narodilo kolem osmi milionů dětí párům, které by jinak zůstaly bezdětné. Britský lékař Robert Edwards dostal v roce 2010 za vývoj techniky oplození „ve zkumavce“ Nobelovu cenu. I z toho je zřejmé, že tam, kde existuje silná poptávka podložená ochotou zaplatit za její uspokojení nemalé sumy, vznikne nakonec i adekvátní nabídka.
Editace genomu na embryu byla na makacích ověřena mnohokrát a úspěšně. Fakt, že k jejímu uplatnění u člověka přistoupil Jiankui He tím nejhorším možným způsobem, z jejích příslibů nic neubírá. Ty zůstávají i nadále lukrativní pro ty, kdo by je chtěli využít, i pro ty, kdo jsou schopni je provádět. Dveře třinácté komnaty editace genomu lidských embryí se pootevřely a my jsme do ní s odsouzeníhodným zaškobrtnutím vstoupili.
Autor, biolog, je profesorem České zemědělské univerzity
LN, 29.12.2018