Celosvětově nejrozšířenější plemeno skotu – takzvaný holštýnský skot – má spoustu vlastností, které chovatelé chtějí. Především dává více mléka než jakékoliv jiné plemeno. Ovšem nic není ideální, a tak i holštýnský skot má „něco navíc“, bez čeho by se majitelé obešli. Například rohy.
Zvláště v chovech, kde je málo prostoru a zvířata jsou ve velmi těsném kontaktu, kvůli nim nevyhnutelně dochází ke zraněním, většinou samozřejmě zvířat, občas i lidí. V řadě případů tak chovatelé zvířata rohů zbavují, což je pro ně náklad a starost navíc, pro zvířata pak stres a bolest.
Přítomnost rohů ovlivňuje jediný gen, který je možné z populace postupně odstranit šlechtěním. Chovatelé o to ovšem nikdy příliš nestáli: v minulosti například proto, že se zvířata za rohy dobře přivazovala. Někdy se dokonce uvádělo, že bezrohá zvířata mají menší výnosy (i když to se podle novějších dat neprokázalo), a aktivně se tedy vybírala pro množení právě ta rohatá.
Byť chovatelé na rohy dlouho nemysleli, v posledních letech se to mění. Nejenže se obávají zranění zvířat ve větších chovech, ale mají strach také z reakce veřejnosti na praxi odstraňování rohů: „Perspektivně lze očekávat rostoucí tlak na omezení týrání zvířat, se kterým je odrohování bezesporu spojeno,“ jak se píše v příručce Svazu chovatelů holštýnského skotu ČR z roku 2005.
Byť trend je jasný, při použití běžného šlechtění si také vyžádá nějaký čas, a bylo tedy nevyhnutelné, že se někdo pokusí vymyslet zkratku. V případě „bezrohovosti“ skotu chce přijít s náhradním řešením společnost Recombinetics z amerického státu Minnesota.
Před zhruba čtyřmi lety představila světu dva kusy vlastního holštýnského skotu, který se díky genetické úpravě narodil bez rohů i přesto, že jeho rodiče nesli geny pro tvorbu rohů. Recombinetics slibovala, že díky „přesně cílenému zásahu“ do DNA, bude možné dodat chovatelům bezrohá zvířata v nejvyšší chovné kvalitě prakticky bez čekání.
V podstatě šlo o přímou nápodobu výsledků běžných šlechtitelských metod, a tak firma předpokládala, že schvalovací proces bude v celé řadě států poměrně jednoduchý a rychlý. Nemělo totiž jít o geneticky modifikované organismy (GMO), do kterých byla vnesena DNA z úplně jiného druhu, nýbrž jen malou „editaci“ DNA do podoby, kterou řada jedinců v sobě již má. Vhodná mutace se díky tomu měla jen šířit rychleji (ne v EU, kde editace podléhají stejnému, extrémně komplikovanému schvalovacímu procesu jako GMO).
Prvními bezrohými jedince z dílny společnosti se stali v roce 2014 býčci Buri a Spotigy. Spotigy byl doslova obětován na oltář vědy kvůli analýzám případných vlivů úpravy na jeho tkáně, Buri měl celkem 17 potomků. Část z nich měla podle časopisu Wired brzy zamířit do Brazílie, aby se získaly první zkušenosti s jejich chovem v tamních podmínkách.
Ale nejen z toho sešlo. Jak se totiž ukázalo, první generace krav společnosti Recombinetics v sobě nenesly pouze kravskou DNA.
Holštýnská kráva. Tato konkrétní nese jméno Kája a pochází z chovu Školního zemědělského podniku Mendelovy univerzity v Žabčicích. V roce 2019 získala Kája titul šampionky na Národní výstavě hospodářských zvířat.
Není místo, sníme pokus
Že pravda vyšla najevo, za to může Alison Van Eenennaamová z Kalifornské univerzity, která s firmou Recombinetics dlouhodobě spolupracuje. Univerzita se starala o část potomků „editovaného“ býčka Buriho, ale neměla pro ně již místo a rozmýšlela, co s nimi podnikne.
Protože jde de facto o „laboratorní zvířata“, jejich likvidace by musela proběhnout podle předpisů a být uhrazena z rozpočtu univerzitní laboratoře, uvádí časopis MIT Technology Review. „Bezpečná likvidace“ každého kilogramu živé váhy pokusných zvířat přitom údajně stojí kolem 30 korun (60 centů za libru, tj. 0,453 kg). To by nebyl problém u geneticky modifikovaných křečků, v případě přežvýkavců s hmotností výrazně přes půl tuny jde ovšem o poměrně významnou rozpočtovou položku.
Van Eenennaamová se tak chtěla s americkými úřady, konkrétně agenturou FDA, zkusit dohodnout, zda povolí prodej masa zvířat na běžném trhu. Firma Recombinetics s návrhem souhlasila v duchu hesla „není co ztratit“: když žádost uspěje, je to jedině dobře, pokud ne, alespoň se ukáže, s jakým zdůvodněním FDA přijde. A koneckonců údajně šlo i o šetrnost. „Nechtěl jsem, aby zvířata přišla vniveč, protože na nich opravdu není nic špatného,“ řekl pro MIT Technology Review Tad Sontesgard, ředitel společnosti Acceligen, což je dceřiná společnost firmy Recombinetics, která zvířata vlastní.
Skot společnosti Recombinetics se dostal i na obálku časopisu Wired. V článku zmíněná Alison Van Eenennaamová z Kalifornské univerzity pak na Twitteru ukázala, jak moc si geneticky upravené zvíře pozměnili fotografové:
@kevinfolta @Recombinetics @WIREDScience #1 hornless cow - Before and after her photo shoot with @WIREDScience https://t.co/Q5eDOMFQOk
Agentura FDA ovšem před schválením prodeje chtěla provést vlastní testy. Při nich její odborníci objevili, že v genech zvířat je cizorodá DNA. Je to jen zlomek: zhruba čtyři tisíce ze tří miliard „písmen“ jaderné DNA (popis je v práci dostupné na serveru BiorXiv). Ale zvíře díky tomu zcela jasně a nezpochybnitelně spadá do kategorie „geneticky modifikovaných organismů“, tedy organismů, do kterých byl vnesen cizí genetický materiál. Má v sobě DNA, kterou by přirozeným křížením získat nemohl.
Kde se vzala?
Jde o malý pozůstatek „nástroje“, s jehož pomocí Recombinetics prováděla v DNA zvířete úpravy. Fyzicky leží v bezprostřední blízkosti místa, kde proběhla úprava zbavující zvíře rohů.
Zjednodušeně řečeno, v tomto konkrétním případě vědci nejprve ve zkumavce upravili vybraný kus DNA do kýžené podoby; jinak řečeno, „přemazali, a tím vypnuli“ pokyny pro vytvoření rohů. Potom autoři upravenou DNA na cestu zabalili do „kroužku“, kterému se říká plazmid. V laboratořích po celém světě se používá jako standardní držák na upravovanou DNA.
Plazmidy jsou přirozeně se vyskytující útvary, které se zcela běžně objevují v bakteriích. Můžete si je představit jako autonomní balíčky s genetickou informací, které čile cestují po mikrosvětě. Snadno se šíří z buňky do buňky a vytváří vlastní kopie (nejsou ovšem považovány za živé). Pro bakterie je přijetí plazmidů nezřídka velmi výhodné, protože mohou obsahovat užitečné instrukce, například jak zpracovávat nový zdroj potravy nebo získat odolnost proti antibiotikům. Je to evolucí k vysoké efektivitě dovedený nástroj pro rychlou výměnu „dovedností“ v bakteriálním světě.
Je celkem přirozené, že genetičtí inženýři plazmidy využívají. Tyto malé útvary zvládnou řadu pro ně užitečných činností při dopravě genetické informace na určité místo. V případě genetické úpravy organismu se DNA s plánovanou změnou nejprve připraví v plasmidu a potom se zavede do organismu – buď skrze celý plasmid nebo se z něj vystřihne jen upravená část, to záleží na konkrétní úpravě. Funguje to tak, že se do DNA v buňce zavede zlom přímo v místě, kde má dojít k úpravě a opravným mechanismům se podstrčí upravená DNA, kterou buňka použije k opravě poškozeného místa.
V tomto případě ovšem plazmidy dokázaly, že svou práci nejen umí, ale mohou být také přehnaně iniciativní (což ovšem není žádná novinka, to biologové ví dávno). Skutečně vyložily náklad na správném místě, když umístily informaci o „vypnutí rohů“ na určené místo v DNA - ale pak se vedle cílového místa vložily samy plazmidy celé.
Zjednodušené znázornění průběhu genetické „editace“ dvou býků firmy Recombinetics na základě údajů z analýz, které provedla v roce 2019 agentura FDA. Plazmid, který měl donést DNA do zvířecích buněk je úplně vlevo (a), pak je schematicky vyznačena původní, neupravená DNA zvířete s modře vyznačenými „cílovými“ místy, kde leží „gen rohatosti“ (b). Vpravo (c) je pak vyznačeno, co se ve skutečnosti stalo: plazmid se vložil celý (včetně druhé kopie upravené DNA) hned vedle místa, kde mělo dojít ke změně. Ta proběhla ale podle plánu, a tak se zvířata skutečně narodila bez rohů.
Cizorodá DNA se v těle skotu nijak zjevně neprojevila, zvířatům tedy z ní nehrozila žádný újma (to není překvapivé, podobné sekvence se řadu let používají při genetických úpravách myší). Újma by nehrozila s největší pravděpodobností ani případným konzumentům masa; vždyť cizí DNA jíme každý den prakticky s každým soustem, a nijak nás to geneticky nemodifikuje.
Nelze vyloučit, že by se cizorodá DNA nějakým způsobem mohla překopírovat do bakterie v trávicím traktu zvířete. Problém by to mohl být proto, že plazmid mimo jiné obsahoval i gen poskytující odolnost vůči některým antibiotikům. Jde o v laboratořích běžně používaný způsob k oddělení bakterií, které plazmid nesou, od těch, kterého ho v sobě nemají. Stačí přidat dané antibiotikum a nevhodné bakterie pomřou.
V praxi by šlo i tak o marginální problém, který by měl velmi omezené dopady. Antibiotická rezistence se šíří mnohem účinněji jinak, především kvůli nadměrnému užívání antibiotik v lidských i zvířecích populacích. Důležitější je, že jde lidově řečeno o „fušeřinu“ – cizorodou DNA měla firma odhalit sama, a mnohem dříve. Stačilo by pak taková embrya zničit a firma si mohla ušetřit spoustu špatné reklamy. „Teď vypadá jako chirurg, který zapomněl v pacientovi nůžky,“ říká český genetik Petr Svoboda z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd.
Nic nepřehlédnutelného
Je pravdou, že s pokrokem postupů na editaci DNA se takové chyby stávají méně pravděpodobnými a jejich hledání je stále jednodušší. Za pět let, které uplynuly od „editace“ DNA vajíček, ze kterých se zvířata narodila, se spousta technik změnila a vylepšila. Recombinetics například použila starší metodu (TALEN), kterou dnes ve velké míře nahrazuje novější, jednodušší a levnější postup (tzv. CRISPR).
Ovšem technicky by nebyl problém odhalit chybu ani tehdy, kdyby ji ovšem někdo hledal. Společnost Recombinetics samozřejmě prováděla kontrolu DNA zvířat, aby věděla, zda úprava uspěla, ale z nějakého důvodu ji nenapadlo zahrnout do zkoušek i podrobné ověřování přítomnost plazmidu, který DNA do buňky donesl. Možná šlo o pokus uspořit náklady, spekuluje Petr Svoboda - ovšem podle něj na zcela špatném místě, protože jak jsme i již zmiňovali, „přehnaná iniciativa“ těchto útvarů není nijak nový jev.
Soutěž Miss kráva na Národní výstavě skotu v Radešínské Svratce na Žďársku
To, že to autoři zvířete nic takového nečekali a nehledali, je samo o sobě překvapivé. Rozhodně jim to neulehčí jednání s americkými úřady. Recombinetics se totiž ani nepokusila o registraci holštýnů bez rohů v USA, protože podle firmy je tamní schvalovací proces přehnaně složitý a náročný. V roce 2018 firma lobbovala, aby „editované“ organismy již nespadaly do gesce agentury FDA, tedy té agentury, která v nich o několik měsíců později objevila bakteriální DNA .
Zpětně se také ukazuje, že představitelé firmy ve svých prohlášeních značně přeháněli: „Máme vědecké důkazy, které prokazují, že nedošlo ke změnám na jiných místech [v DNA],“ řekl jeden představitel firmy pro agenturu Bloomberg v roce 2017. Ani vědecká práce, ve které autoři editaci skotu popisují, samozřejmě žádné „nežádoucí změny“ v DNA zvířat nepopisuje.
Firma dnes přiznává, že šlo o chybu. „Stopy integrace plazmidu jsme nehledali. Měli jsme,“ řekl Tad Sonstegard pro časopise Wired. Je pravdou, že chyba u prvních editovaných bezrohých zvířat ji na první pohled nemusí tolik mrzet, protože zvířata byla v podstatě opravdu „pro kontrolu“ – i v Brazílii se údajně mělo ověřovat především to, jak se jim v chovu bude dařit, ne tolik jejich výnosy. První upravená zvířata neměla dostatečné plemenné kvality. V další fázi má dojít k úpravě DNA skutečně špičkových býků. Navíc se má upravovat jinými, novějšími metodami.
Recombinetics – a nejen ji – se ovšem podobná „přehlédnutí“ mohou vymstít jinak. Nedůvěra veřejnosti přitom může obor „genetických editací“ poškodit velmi podobně, jako tomu bylo u GMO. To je v oboru rozšířená obava, a i podle nás celkem pravděpodobná. Pár zapomenutých „genetických nůžek“ k rozptýlení obav rozhodně nepomůže.
