Od přečtení lidské genetické informace „nahrubo“ se čekala zásadní proměna medicíny. Ode „dne G“ uteklo dvacet let, ale uskutečnilo se jen málo z toho, co si vědci slibovali. Genom je mnohem komplikovanější, než si tenkrát dovedli představit.

V pondělí 26. června 2000 ohlásil americký prezident Bill Clinton z Východního pokoje Bílého domu zrod „nejdůležitější a nejpodivuhodnější mapy, jakou kdy lidstvo vytvořilo“. Poprvé byl nahrubo přečten kompletní lidský genom. Britský premiér Tony Blair to v poselství vysílaném do Washingtonu prostřednictvím satelitu označil za „první velký technologický triumf 21. století“.

Hlavními aktéry tehdejší konference však nebyli politici, nýbrž Francis Collins, zastupující mezinárodní konsorcium Human Genome Project, a Craig Venter, řídící soukromou společnost Celera Genomics. Genom se četl nezávisle na dvou frontách a rivalita soupeřících týmů neznala hranic. Bylo zapotřebí vrcholné diplomacie, aby se Collins a Venter v Bílém domě sešli. V následujících letech už tyhle dva na veřejnosti pohromadě nikdy nikdo neviděl. Vědecké konference, kde jeden z nich přislíbil účast, ten druhý okázale ignoroval.

Silně věřící Collins a podnikavě založený Venter, příhodně přezdívaný „Bill Gates genetiky“, se původně sešli už v únoru 2000, aby se domluvili na společném postupu ve finálních fázích čtení lidského genomu. Nedohodli se a podle kuloárových zvěstí se ani dohodnout nechtěli. Každý z nich měl o využití informací z přečteného genomu jiné představy. Venter je chtěl po pět let všem zájemcům prodávat, Collins byl přesvědčen, že genom patří lidstvu a to by mělo mít k informacím volný přístup.

V „den G“ čili v „den lidského genomu“, jak se začalo 26. červnu 2000 záhy přezdívat, se ale Collins s Venterem postavili po boku prezidenta Clintona, aby společně potvrdili, že lidstvo právě přečetlo svou vlastní dědičnou informaci. Zatím ještě ne zcela úplně a bez chyb, ale tři miliardy písmen genetického kódu uložené v buňkách každého obyvatele planety Země už dostaly na dvou metrech dvojité šroubovice lidské DNA své místo. Ani Collins s Venterem se v tenhle slavnostní moment neubránili superlativům.

„Věřím, že znalost genomu, kterou dáváme lidstvu, bude mít zásadní dopad na lidský život, na léčbu nemocí a na pochopení našeho místa v biologickém světě,“ prohlásil Venter.

Collins, kterého od dětství fascinovaly biblické příběhy o zázračném uzdravení těžce nemocných, vyjádřil přesvědčení, že v dalších patnácti či dvaceti letech zajistí znalosti lidského genomu zásadní transformaci medicíny.

„Zažijeme explozi objevů genetických příčin cukrovky, kardiovaskulárních onemocnění, vysokého krevního tlaku, schizofrenie, roztroušené sklerózy a mnohých dalších chorob. Dnes víme, že tyto choroby jsou ovlivněny geneticky, ale nedokážeme tyto vlivy podchytit. Poznatky přinášené díky znalostem o lidském genomu tento proces dramaticky urychlí. První výsledky uvidíme už za tři až pět let,“ předvídal ředitel Human Genome Project.

Nicméně ani po dvaceti letech, jež ode „dne G“ uplynuly, se ale z tehdy avizovaných revolucí v medicíně mnoho neuskutečnilo.

Dědičné informace v kartě nemáme

Kompletně byl lidský genom přečten až v roce 2003. Genomika čili věda o genomech se v následujících letech změnila k nepoznání. Přímé náklady na přečtení prvního lidského genomu se odhadují na 300 milionů dolarů, přičemž celý Human Genome projekt vyšel na tři miliardy dolarů. Do dneška spadla cena za přečtení jednoho genomu k tisíci dolarům. Zkompletování prvního genomu zabralo pět let, dnes je možné přečíst celou lidskou dědičnou informaci za den. To si uměli před dvaceti lety představit asi jen ti největší fantastové.

Ve 21. století získalo lidstvo sadu levných a účinných nástrojů pro cílené zásahy do dědičné informace metodami genového inženýrství. Ty začínáme využívat nejen k léčbě dědičných chorob, ale třeba i v boji se zhoubnými nádory. V „den G“ ale lidstvo doufalo v mnohem víc. Panovaly představy, že v roce 2020 bude mít každý obyvatel planety na magnetické kartě kompletně přečtený genom a při zdravotních potížích mu lékaři „ušijí“ léčbu na míru podle vrozených dispozic. To je však nadále science fiction.

Lidský genom sice dobře známe, ale pořád mu dost nerozumíme. Výstižně přiblížil stav v poznání lidského genomu v „den G“ český genetik profesor Václav Pačes, když řekl, že jsme na tom stejně, jako kdybychom přečetli knihu v portugalštině a neuměli portugalsky. Vědci znali tři miliardy písmen genetického kódu tvořícího lidský genom, ale měli jen mlhavé představy o tom, jak funguje a co se v něm skrývá.

Omezenost našich tehdejších znalostí dokládá i fakt, že zprávy ze „dne G“ běžně uváděly celkový počet lidských genů kolem 80 000. Brzy se však ukázalo, že člověk má kolem 23 000 genů a v tomto ohledu se nijak neliší od myši. Počtem genů nedominujeme výrazněji ani nad titěrnou muškou octomilkou, která má v dědičné informaci uložených na 16 000 genů.

Jako zavádějící se ukázalo i soustředění genetiků na geny, jež tvoří necelá dvě procenta lidské dědičné informace. Zbytek genomu vědci dlouho chápali jako jakousi „genetickou vycpávku“ bez většího významu: Craig Venter dokonce v počátcích plánování výzkumu lidské dědičné informace navrhoval, aby vědci přečetli z celé lidské DNA jen geny a zbytkem se hlouběji nezabývali. Až dodatečně se ukázalo, jak prozíravá byla strategie konsorcia Human Genome Project, která počítala s čtením všech tří miliard písmen genetického kódu bez ohledu na to, zda jsou v nich geny, nebo ne.

Jako orchestr

Dnes víme, že úseky DNA ležící mimo geny jsou pro celkové fungování genomu nesmírně důležité. Podle klasických genů se v buňkách vyrábějí především bílkovinné molekuly plnící roli stavebních kamenů, katalyzátorů biochemických reakcí nebo významných buněčných poslů a regulátorů. Podle mnoha úseků DNA ležících mimo geny se syntetizují řetězce ribonukleových kyselin, které následně regulují funkce genů.

Pokud si geny představíme jako hráče v obrovském symfonickém orchestru, pak regulační ribonukleové kyseliny plní roli dirigenta a zajišťují vzájemnou souhru hráčů. Díky tomuto donedávna neznámému „dirigentovi“ nefunguje genom jako dav sólistů, ale jako dokonale sladěné hudební těleso.

Souhra genů má pro lidský genom zásadní význam. Naše geny se od genů šimpanze prakticky neliší a propastný rozdíl nás v tomto ohledu nedělí ani od myší. Důvod, proč ze všech forem pozemského života vytvořil civilizaci jen člověk Homo sapiens, se zřejmě skrývá v evolucí zdokonalené souhře genů.

Postup mezi mírně pokročilé

Vize, které genetici před dvaceti lety prezentovali veřejnosti, byly poplatné tehdejším představám o tom, jak lidský genom funguje. Na prahu 21. století převládal názor, že choroby nebo dispozice k nim jsou výsledkem defektů několika mála genů, a jde tedy o selhání jednotlivých „hráčů“ velkého genomového „orchestru“. Choroby vzniklé defektem jednoho genu jsou ale vzácné. Vesměs způsobují tak závažná postižení, že jejich nositelé neplodí děti a nepředávají defekt dál. Výjimku představují defekty jednotlivých genů, které se projeví až v pozdějším věku a plození dětí nebrání.

S dvacetiletým odstupem vidíme v řadě chorob s dědičným pozadím jakési „rozladění orchestru“. Sklony k civilizačním chorobám, jako jsou kardiovaskulární onemocnění, hypertenze nebo diabetes druhého typu, jsou dány odchylkami ve fungování mnoha genů, přičemž každá odchylka přispívá k celkovým sklonům jen malou měrou. Proto ani dnes lékař nevyčte z kompletního genomu, co všechno pacientovi hrozí, co je příčinou jeho zdravotních potíží a jaká léčba mu nejvíc pomůže. Z předběžných analýz například vyplývá, že o závažném průběhu onemocnění covid-19 rozhodují z poloviny dědičné dispozice pacienta. Nikdo ale z genomu konkrétního člověka nevyčte, zda nákazu novým koronavirem SARS-CoV-2 zvládne jako lehké nachlazení, nebo budou o jeho život bojovat lékaři na jednotce intenzivní péče.

„Ukázalo se, že genetické pozadí běžných chorob je komplikovanější, než jsme si mysleli,“ přiznal nedávno Francis Collins v rozhovoru pro The Wall Street Journal.

Navzdory nenaplněným vizím ze „dne G“ dnes genetika lékařům významně pomáhá. Odhaluje například zhoubné nádory odolné k některým chemoterapeutikům a pomáhá najít léčbu, která zabere. Vytipuje pacienty zvýšeně ohrožené nežádoucími vedlejšími účinky určitých léků. Dovoluje upravit bílé krvinky dětí s jinak nevyléčitelnou leukemií tak, že tyto krvinky samy zlikvidují leukemické buňky v těle. Jestliže máme k naplnění vizí představených lidstvu před dvaceti lety daleko, pak jen proto, že jsme do fungování genomu stále ještě nepronikli dost hluboko.

Kdybychom použili přirovnání profesora Pačese, tak jsme na tom s naší „knihou v portugalštině“ o poznání lépe a ve znalostech „genetické portugalštiny“ jsme postoupili mezi mírně pokročilé. K plynné konverzaci a plnému porozumění s lidským genomem to však stále nestačí.

Autor je biolog, profesor České zemědělské univerzity, působí ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze

LN, 4.7.2020