Malárie zůstává pohromou subsaharské Afriky. Jejím hlavním přenašečem je hned několik druhů komárů dříve shrnovaných pod druh Anopheles gambiae. I když lidstvo slaví v boji s touto chorobou významné úspěchy – od roku 2000 klesl počet onemocnění o třetinu a počet oběti se snížil na polovinu – ročně stále ještě onemocní malárií asi 200 milionů lidí a půl milionu jich na ni zemře.
Nyní se do arzenálu pro boj s malárií dostává zcela nová zbraň – geneticky modifikovaný moskyt s tzv. „gene drive“. Konceptem tohoto typu genetických modifikací se vědci zabývali už dlouho. Neměli však potřebné molekulárně genetické nástroje pro realizaci svých plánů. Ty se otevřely před třemi roky, když v laboratoři Jennifer Doudna na University of California v Berkeley spatřila světlo světa technika zásahů do DNA označovaná jako CRISPR-Cas9.
Podobně jako některé předchozí techniky označované jako zinc finger nuclease či TALEN umí CRISPR-Cas9, laboratorní hantýrkou přezdívaný jako „krispr“, změnit dědičnou informaci v přesně vybraném místě genomu. Krispr je ale ještě výkonnější, ještě účinnější a v neposlední řadě levnější než předchozí metody. S krispry může dělat prakticky kdokoli. I na našich univerzitách s jejich pomocí řeší studenti témata svých diplomek.
Mutagenní řetězová reakce
Ethan Bier a Valentino Gantz z University of California v San Diegu snesli začátkem letošního roku do dědičné informace mušky octomilky zvláštně upravený gen, který má schopnost vnášet sám sebe na nová přesně zvolená místa dědičné informace. Bier a Gantz navodili tímto genem mutaci měnící zbarvení těla octomilek. Mušky si pak v každé buňce těla navodily stejnou mutaci i u druhého výtisku genu, který vědci nezasáhli.
Když pak nechali Bier a Gantz takto mutovanou barevnou mušku křížit s nebarevnými „divokými“ muškami, neplatily u potomstva Mendelovy zákony. Potomek by měl získat od jednoho rodiče vlohu pro barevné tělo a od druhého rodiče „nebarevnou“ vlohu. Jenže v buňkách potomka mušek z laboratoře Ethana Biera dochází k tomu, že zděděný barevný gen „přepíše“ druhý nebarevný gen na jeho barevnou variantu. Pokud vnesli vědci do populace mušek 1% nositelů mutace, nenašli v ní po deseti generacích prakticky žádné nebarevné mušky. Populace měla zcela přepsanou dědičnou informaci barevnou mutací.
Bier a Gantz označili postup jako „mutagenní řetězovou reakci“. Pokusy provedli ve vrcholně zabezpečené laboratoři, odkud nemohly mušky ulétnout ven. Vědci si jasně si uvědomovali, že by nedokázali mutagenní řetězovou reakci v populaci mušek ve volné přírodě zastavit. Vyzvali také ostatní vědce, aby při pokusech s mutagenní řetězovou reakcí postupovali s krajní opatrností.
Týmů odhodlaných mutagenní řetězovou reakci odzkoušet nebylo málo. Některé se věnovaly bezpečnostním problémům. Například George Church na Harvard University odzkoušel v laboratořích na populacích kvasinek zvrácení mutagenní řetězové reakce. Nejprve kvasinky touto metodou zmutoval a následně pak do zmutované populace vypustil kvasinky, které dokázaly mutaci odstraňovat a vracet kvasinkám původní nenarušenou dědičnou informaci. V laboratorních podmínkách se to dařilo. Zda by postup stejně dobře fungoval třeba na hmyzu ve volné přírodě, ale není vůbec jisté. Přitom právě hmyz, konkrétně komáři přenášející malárii, jsou předmětem intenzivního výzkumu a vědci hledají způsob, jak jejich populace zneškodnit. V poslední době se objevily hned dvě studie, které hlásí úspěch pomocí mutagenní řetězové reakce.
Komáři – odolní i neplodní
Tým vedený Anthonym Jamesem z University of California v Irvinu se spojil s Bierem a Gantzem a získali populaci komárů, kteří jsou díky myším genům odolní k původcům malárie. Tito moskyti by nemohli malárii přenášet, protože by se sami nikdy nenakazili. Tato antimalarická rezistence je vnesena do komáří dědičné informace tak, aby se šířila v populaci mutagenní řetězovou reakcí. Kdybychom mezi divoké komáry vypustili geneticky upravené jedince, odolnost k malárii by se mezi nimi nezadržitelně rozmáhala. Komáři stihnou do roka deset generací, takže postup mutace by byl skutečně bleskový.
Ještě razantnější efekt zajišťuje mutace, kterou vnesl do dědičné informace přenašečů malárie tým Tonyho Nolana z Imperial College London. Jimi navozená změna dědičné informace vyvolává u samiček komárů neplodnost. I ta je upravena pro mutagenní řetězovou reakci. Při laboratorním pokusu v populaci několika stovek moskytů v pár generacích rychle převládala. Pokud by samci šířili stejnou mutaci divokou populací, mohlo by dojít ke kolapsu komáří populace či dokonce k vymření.
Vědci tak opět stojí před zapeklitou otázkou, zda smíme dělat všechno, co dělat umíme. Můžeme vypustit do přírody mutované komáry, aby tam rozšířili mutagenní řetězovou reakcí vlohu pro odolnost komárů k malárii? Smíme vypustit komáry, kteří mohou přivést svůj vlastní druh k záhubě? Pokud by z přírody zmizel jeden druh komára, mohlo by to na jedné straně zachránit spoustu lidí před závažnou chorobou a navíc tisícům z nich život zachránit.
Jaroslav PetrJe vzděláním biolog. Pracuje jako vedoucí pracovník ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi, kde se zabývá reprodukční biologií a biotechnologiemi hospodářských zvířat. Přednáší externě na České zemědělské univerzitě v Praze a dalších institucích. Je také dlouholetým popularizátorem vědy. Píše například pro Lidové noviny, časopis Vesmír i server Osel.cz. |
Pro ekosystém by to však mohlo mít vážné následky. Komáři jsou součástí potravního řetězce a představují značný objem biomasy. Chyběli by živočichům, kteří se jimi živí. Masové hubení komárů postřiky v jižní Francii mělo za následek například pokles stavů některých ptačích druhů. Nabízí se také otázka, které druhy hmyzu by zmizelého komára nahradily a jaké následky by mělo jejich rozšíření. Dokonce ani rozšíření komárů s mutací, jež zajišťuje odolnost k malárii, nemusí zůstat pro přírodu bez následků.
Vědci tak kladou na jednu misku pomyslných vah pokles případů malárie a záchranu lidských životů a na druhou ochranu přírody. Jak se rozhodnou? To naznačuje Tony Nolan, když v rozhovoru pro časopis Nature řekl: „Myslím, že je na čase provést základní výzkum a zbudovat zařízení pro množení těchto komárů. Ale rozhodně je nechceme vypouštět do přírody hned v příštím roce.“
