V Číně proběhly pokusy cíleně změnit dědičnou informaci raných lidských embryí. Výsledky však varují: technika není zralá na zavedení do praxe.

To, co si už několik týdnů cvrlikají vrabci na střechách univerzit a výzkumných ústavů, potvrdil minulý týden článek ve vědeckém časopise Protein & Cell. Junjiu Huang a jeho spolupracovníci ze Sunjatsenovy univerzity v Kantonu jako první překročili Rubikon genetických modifikací na lidských embryích.

Nepotvrzené zprávy o čínském počinu vyvolaly mezi odborníky bouřlivé reakce. Skupina vedená Edwardem Lanphierem vydala na stránkách vědeckého časopisu Nature apel k zastavení jakéhokoli výzkumu na tomto poli. Naopak osmnáct předních světových odborníků v čele s „duchovní matkou“ nové techniky pro zásahy do dědičné informace Jennifer Doudnaovou se v manifestu uveřejněném v konkurenčním vědeckém časopise Science zasazuje o pokračování ve výzkumu. Volají však po moratoriu na jakýkoli přenos získaných poznatků do klinické praxe.

Naděje zvaná CRISPR-Cas

Donedávna stříleli genoví inženýři do dědičné informace nejrůznějších organismů víceméně naslepo. Vědci nevěděli, kam jejich zásah cílí a kterou část dědičné informace strefí. V posledních letech se ale objevily techniky, které dovolují zasáhnout přesně vybrané místo. Nejnovější z nich využívá systému označovaného jako CRISPR-Cas.

Světu jej představil tým Jennifer Doudnaové z Kalifornské univerzity v Berkeley v roce 2012. Velký podíl má na tomto průlomu i český vědec Martin Jínek. O významu objevu svědčí výmluvně fakt, že za něj Jennifer Doudnaová letos dostala štědře dotovanou vědeckou cenu Breakthrough Prize in Life Sciences. S kolegyní Emmanuelle Charpertiérovou si odnesly po třech milionech dolarů.

Jejich technika doručí na vybrané místo v rozsáhlé dědičné informaci „molekulární nůžky“, které tam přestřihnou dvojitou šroubovici DNA. Lze tak ničit vybrané úseky dědičné informace. Praktických uplatnění se nabízí celá řada.

Vědci už metodu úspěšně odzkoušeli při odstraňování dědičné informace viru HIV, který se zabudovává do genomu buněk HIV pozitivních lidí. Stejně tak se v laboratorních podmínkách podařilo cíleně ničit geny potřebné k množení nádorové buňky. Léčba založená na tomto principu by nutila k zániku buňky nádoru, zatímco zdravých buněk by si nevšímala. CRISPR-Cas se jeví i jako nadějné antibiotikum. Ničí jen bakterie vyvolávající chorobu a ponechává na pokoji ostatní, „hodné“ bakterie sídlící v lidském organismu.

Buňky se snaží DNA „přestřiženou“ pomocí CRISPR-Cas opravit. Přitom mohou do vzniklé „díry“ zabudovat nově dodané geny. Tento postup se nabízí k léčbě dědičných chorob. CRISPR-Cas napomůže záměně poškozeného genu za gen, který funguje bezproblémově.

Jak opravit dědičnou nemoc

Vědcům už se tak v laboratoři podařilo opravit v lidských buňkách poškozený gen HBB vyvolávající beta-talasemii. Lidé s touto chorobou mají narušenou produkci krevního barviva hemoglobinu a trpí těžkou chudokrevností. Beta-talasemie postihuje v průměru jedno ze 100 tisíc narozených dětí.

„Opravy“ dědičné informace se při tzv. genové terapii prováděly na buňkách odebraných z těla nemocného. Pokud se „oprava“ povedla, lékaři „uzdravené“ buňky namnožili a vrátili je do těla pacienta. Často stačí, aby se gen zprovoznil v poměrně malé populaci buněk, a nejhorší příznaky dědičné choroby odezní. Takto uzdravený pacient má ale ve všech zbývajících buňkách těla poškozený gen a může jej předávat dětem.

Definitivní odstranění genetické poruchy by bylo možné dosáhnout „opravou“ genu v oplozeném vajíčku. Všechny buňky těla vznikají z jednobuněčného zárodku, a zdědily by proto jen a jen „opravenou“ dědičnou informaci.

Prozatím byla tato tzv. zárodečná genová terapie zakázána právě proto, že genetici neměli k dispozici nástroj pro přesnou a spolehlivou záměnu „nemocných“ genů za geny „zdravé“. Vědci nemohli vyloučit, že se „ozdravný“ gen vmáčkne do dědičné informace tak nešťastně, že napáchá více škody než užitku. Taková chyba v DNA by pak byla dědičná a přenášela by se na další generace.

Velké zklamání

S příchodem techniky CRISPR- -Cas se mohlo zdát, že překážky pro zavedení zárodečné genové terapie padly. Junjiu Huang se to pokusil ověřit. Pro pokus použil 86 lidských embryí, která vznikla na klinice pro léčbu neplodnosti oplozením ve zkumavce. Všechna embrya byla abnormální a bylo vyloučené, že by se z nich narodil člověk.

Huang a jeho spolupracovníci se pokusili v embryích pomocí CRISPR-Cas cíleně pozměnit gen HBB zodpovědný za beta-talasemii. Zákrok přežilo 71 embryí. U 56 se podařilo kantonským vědcům ověřit genetickými testy výsledky zásahu. Molekulární nůžky rozstřihly dědičnou informaci jen u 28 embryí. A pouze u čtyř proběhla kýžená oprava genu HBB. Ta ale nenastala ve všech buňkách embrya. Některým buňkám zůstala neopravená dědičná informace. To bylo pro vědce velké zklamání. Ze zatím nejasných příčin odvádí CRISPR-Cas na jiných typech buněk mnohem lepší práci než na embryu. Závažnější bylo zjištění, že se „molekulární nůžky“ nejednou zmýlily a stříhaly DNA i mimo vybraná místa. Také při vnášení ozdravného genu nebyly buňky embryí neomylné. Huang si je navíc skoro jistý, že jeho tým mnoho nově napáchaných chyb v dědičné informaci embryí při genetických analýzách přehlédl.

„Pokud bychom tohle chtěli dělat na normálních embryích, museli bychom dosahovat úspěšnost, která se blíží sto procentům,“ řekl Huang v rozhovoru pro časopis Nature. „Z toho důvodu jsme naše pokusy ukončili. Jsme přesvědčeni, že technika ještě není zralá.“

Kapitola genetických modifikací lidských embryí tím však není ani zdaleka uzavřená. Mezi vědci kolují zprávy, že se o stejnou věc pokoušejí nejméně čtyři další čínské týmy. Doufají, že dopadnou lépe než Huang a spol.

Autor je profesorem České zemědělské univerzity a pracuje ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi

LN, 29.4.2015