Když se před zhruba sedmi lety začaly objevovat „řízené střele na geny“ známé jako CRISRP/Cas9 (častěji zkráceně jen CRISPR), asi jen odborníci dokázali pochopit, jaké to může mít dopady. Jednoduchý a přesný nástroj na vystřihování předem vybraných úseků DNA umožnil levně a rychle provádět experimenty, které buď byly dříve zcela nemožné, nebo náročné a drahé.
Potenciál technologie začal být brzy jasný i dalším. Například univerzitám a jejich ekonomickým oddělením, které svádí bitvu o patentová práva na tuto technologii. V loňském roce si jistě musela všimnout i ta část veřejnosti, která vědu nesleduje, že se v Číně „pokoutně“ narodily první děti, u kterých někdo před narozením cíleně upravil DNA.
Experiment vyvolal mimořádnou pozornost. Velká jména v genetice inspiroval k výzvě, aby bylo minimálně pro několik příštích let vyhlášeno moratorium na genetickou „editaci“ DNA u embryí směřujících k porodu. Ale byť je tento názor mezi vědci podle všeho většinový, nesouhlasí všichni.
Časopis Nature minulý týden přinesl zprávu o tom, že čínský pokus by mohl mít ruské pokračování. Genetik Denis Rebrikov chce provést velmi podobný pokus jako v Číně – rovněž „přepsat“ DNA embryí tak, aby z nich narozené děti byly téměř úplně odolné vůči infekci virem HIV.
Co chce udělat?
Denis Rebrikov do značné míry zvažuje zopakovat doslova šokující pokus Che Ťien-kchueeje (anglickou transkripcí He Jiankui). Cílem by také mělo být poškození genu CCR5. Podle něj se v buňkách vyrábí bílkovina, kterou ve většinu případů virus HIV využívá ke vstupu do buňky. Poškození CCR5 tuto cestu uzavře. Úpravu v sobě dané dítě nese od narození až do smrti a předá ji i svým potomkům.
Denis Rebrikov
Ruský pokus, pokud by se tedy uskutečnil, by se měl od čínského v některých ohledech odlišovat. Rebrikov představuje na rozdíl od Che Ťien-kchueje odborníka na danou problematiku. Che je biofyzik, který si (nejen) na svůj nechvalně známý experiment vydělal výrobou zařízení pro „čtení“ DNA. Rebrikov je odborník na lidskou reprodukci a vede genetickou laboratoř v největším ruském středisku pro umělou reprodukci, v Kulakově národním výzkumném ústavu.
Důležitější jsou ovšem jiné odlišnosti. Che byl například kritizovaný za to, že si vybral pro pokus páry, které podobný zákrok nepotřebovaly. Nakažený byl totiž otec a přenos viru ze spermie na plod je velmi nepravděpodobný i při použití vyzkoušených postupů. Rebrikov chce do pokusu zverbovat budoucí matky, u kterých z ne zcela jasných důvodů nezabírají léky proti viru HIV. V takových případech je riziko přenosu podstatně vyšší než v případě nákazy otce, literatura uvádí zhruba 15 procent.
I když nezabírají léky, existují způsoby, jak možnost přenosu viru z matky na dítě významně snížit (například porod císařským řezem). Žádný z nich ovšem není úplně spolehlivý, a Rebrikov tedy doufá, že se mu podaří kolegy a úřady přesvědčit, že v tomto specifickém případě je genetická modifikace přínosem pro pacienty.
Těch ovšem nebude mnoho. Nějaká kombinace léku nezabere jen u jednoho z 30 až 40 tisíc nemocných. To tedy znamená, že v celém Rusku, kde je milion nakažených virem HIV, bude jen zhruba 30 žen, u kterých riziko přenosu na plod nelze potlačit léky. A vzhledem ke stále se rozšiřujícímu repertoáru léků proti HIV toto číslo nejspíše bude dále klesat.
Jak byl objeven CRISPRNa počátku vzniku "nůžek na geny“, tedy technologie na úpravy genů známé plným jménem jako CRISPR/Cas9, a stále častěji jen CRISPR, stál objev velmi důmyslného mechanismu, kterým se bakterie brání nejrůznějším vetřelcům, především pak virům ze skupiny bakteriofágů. Ukázalo se, že když bakterie přežila atak fágu, napodruhé se s tímto mikroskopickým nepřítelem vypořádá o poznání snáz. Získá proti viru "imunitu". Bakterie si ji zajistí tak, že posbírá úlomky dědičné informace fágu, tvořené 30 až 60 písmeny genetického kódu, a nastrká si je do vlastní dědičné informace. Aby si v nich udržela pořádek, proloží je "zarážkami" z vlastní DNA. Tyto úseky dědičné informace označované jako CRISPR se vyskytují na více místech dědičné informace bakterie a mohou obsahovat až stovku "nasekaných" porcí fágu. Pokud do bakterie pronikne virus, jehož dědičná informace obsahuje úseky shodné s "porcemi" přemoženého viru uloženými v "archivu" CRISPR, pak začne bakterie podle archivovaných úseků vyrábět dlouhou molekulu ribonukleové kyseliny (RNA). Buňka vzápětí rozdělí dlouhou RNA na spoustu krátkých molekul tvořených zhruba 60 písmeny genetického kódu. Tyto krátké RNA se spojí s enzymem Cas, který funguje jako molekulární nůžky na DNA a je určen právě pro tyto účely. Krátká molekula RNA funguje jako vynikají "vyhledávač", který dovede "nůžky" proteinu Cas na přesně vybrané místo v dědičné informaci viru. Nůžky pak střihem vytvoří v dědičné informaci viru díru, a zasadí mu tak smrtelný úder. O významu "imunitního systému" CRISPR svědčí skutečnost, že byl odhalen v arzenálu významné části mikrobiálního světa. Mikrobi si mohou tyto "archivy" se zlomky DNA vetřelců navzájem předávat a vyměňovat, což napomáhá šíření bakteriální imunity proti virům. Hned několik vědeckých týmů si uvědomilo, že spojením vyhledávače tvořeného malou molekulou RNA a molekulárních nůžek Cas vyrobila příroda "řízenou střelu", která se dokonale hodí pro potřeby genových inženýrů. Důkazů, že systém tvořený vyhledávačem CRISPR a nůžkami Cas lze využít k zásahům nejen do buněk bakterií, ale také do buněk živočichů a člověka, od roku 2012 rychle přibývá |
Pokus ovšem jasně není navržen s cílem vyřešit naléhavý medicínský problém, ale vyzkoušet novou metodu úpravy lidské DNA. Rebrikov o několik dní po zveřejnění článku v Nature poskytl rozhovor dalšímu velkému vědeckému časopisu, americkému Science, a v něm vysvětlil svou motivaci zcela jasně: „Myslím, že potřebujeme určitý počet – 50, možná 100 případů využití této technologie, a pak ji můžeme začít používat šířeji.“
Proto uvažuje, že pokud nenajde mezi HIV pacientkami kandidátky pro experiment, bude hledat pacienty s jinou diagnózou. Zmiňuje případy, kdy oba rodiče mají mutace pro nějaké genetické poruchy, slepotu, hluchotu a tak podobně. Jednoduše řečeno, hledá způsob, jak „rozjet“ obor genetických úprav nenarozených dětí. Nabízí se otázka, jakou cenu by mohli zaplatit první průkopníci.
Co hrozí?
Che Ťien-kchuej během diskuse po jeho přednášce na konferenci v Hongkongu 28. listopadu 2018
Většina odborníků pokusy s úpravou DNA u lidí dnes nedoporučuje, protože s sebou nese neznámá rizika, a to hned z několika příčin. Za prvé si stále nejsme ve většině případů přesně jisti, jaké všechny následky bude úprava genu na organismus mít.
Tak tedy například poškození genu CCR5 má samozřejmě druhotné následky. Mezi ně podle všeho spadá nižší odolnost vůči některým jiným nemocem, zřejmě včetně chřipky. Nedávná srovnávací studie také naznačila možnost, že lidé s přirozenou mutací genu CCR5 by mohli mít v průměru poměrně výrazně kratší život.
Za druhé nevíme, zda „přepsání“ proběhne tak, jak by mělo. Jako všechny jiné technologie (a nejen ty pro úpravu genů), i CRISPR je absolutně přesný a bezchybný pouze na papíře. Ve skutečnosti se jím upravené buňky mohou od „originálu“ lišit i v jiných částech DNA, než na které byly zacíleny. Může tedy přepsat i geny, které vědci přepsat nechtějí.
Problematické je i samotné ověřování úspěšnosti procedury „přepisu“ DNA. Rebrikov ho chce provádět z buněk odebraných z plodu v rané fázi vývoje, kdy ho tvoří cca 250 buněk. Bez narušení vývoje embrya není možné na analýzu odebrat jen pár (pro představu zhruba pět) buněk. Vědci ovšem dobře ví, že i v takto rané fáze může být plod „mozaika“ složená z buněk s poněkud odlišnou DNA. Ve zbylých buňkách však mohou být jiné změny DNA než v těch několika odebraných. Neexistuje tedy opravdu stoprocentní způsob, jak zjistit, že „upravené“ dítě ponese ve všech buňkách pouze a jen takové změny, jaké vědci chtěli zanést.
Nabitá přednášková hala na Konferenci o editaci lidského genomu dne 28. listopadu naslouchá přednášce Che Ťien-kchueje. Ten jako první, a k překvapení až hrůze kolegů, provedl dědičné úpravy lidského embrya a pokus dovedl až k porodu, kterým tak přišla na svět „editovaná“ dvojčata.
To vše nepředstavuje takový problém, když pracujete s rostlinnými vzorky, u kterých můžete ty vadné jednoduše vyhodit. Ovšem v lidské medicíně... Na vyřešení těchto potíží pracuje celá řada odborníků a je možné, že se je podaří eliminovat, zatím ovšem nic takového nikdo nedokázal.
Rebrikov pro časopis Nature uvedl, že má vlastní postup, který řeší problém nežádoucích změn v DNA. Během několika týdnů ho chce představit kolegům v odborném článku. Ale dokud to neudělá a své kolegy textem opravdu nepřesvědčí, je rozhodně na místě skepticismus.
Zatím víme jen tolik, kolik Rebrikova napsal v krátké práci představující základní rysy experimentu. Vyšla v ruském vědeckém časopise, jehož je Rebrikov zároveň šéfredaktorem (proces schvalování a připomínkování byl údajně zaslepený, a tak editoři ani odborníci text posuzující nevěděli, kdo je autorem, Rebrikov tak proto podle svých slov není ve střetu zájmů). Text uvádí, že v laboratoři byla úspěšnost přepisu u pokusných embryí zhruba 50procentní, což je na pohled velmi dobrý výsledek.
Práce ovšem nijak nevyvrací obavy z nežádoucích drobných mutací na jiných místech DNA. Rebrikov a jeho kolegové ostatně toto nebezpečí v textu výslovně zmiňují jako hlavní „výzvu“ zavádění úprav DNA do praxe.
A co dál?
Jak vidno, Rebrikov se svého snu patrně jen tak nevzdá. Rusko je podle něj v tuto chvíli vhodnou zemí pro podobné experimenty: „Politicky příliš svobodné není, ale vědecky ano,“ řekl doslova v rozhovoru s redaktorem časopisu Science. Dodejme, že mluví spíše o atmosféře než institucionálních podmínkách. (Rusko na svůj počet obyvatel tolik úspěšné vědy nepublikuje, je v žebříčku SJR 13. na světě v počtu publikací, těsně za Jižní Koreou.)
Důležitá je v tomto kontextu především skutečnost, že ruské úřady se nestaví k experimentu předem odmítavě, alespoň tedy podle Rebrikova. Země nemá – na rozdíl například od České republiky a zbytku EU – zákon, který by genetickou úpravu plodu zakazovala.
Podle odhadu Rebrikova tak získat povolení k pokusu nebude zásadní problém a mohlo by to zabrat jen několik měsíců, pokud se mu experiment podaří navrhnout tak, aby mohl před etickou komisí prokázat klinický přínos pro pacienta. (Etická komise má bdít nad tím, aby byla dodržena práva pacientů. Například aby byli – v tomto případě tedy především rodiče – objektivně informováni o možných přínosech a rizicích, což se například v čínském případě zřejmě nestalo.)
Editace DNA metodou CRISPR/Cas9 (ilustrace)
Pokus by také mohl začít poměrně brzo, i když zatím žádný, ani předběžný časový plán není. Zhruba do jednoho roku se totiž očekává změna ruských zákonů, která by mohla regulovat použití metod typu CRISPR. Rebrikov časopisu Nature řekl, že je v pokušení začít dříve, než budou zákony přepsány: „Myslím, že jsem dost velký blázen, abych to udělal.“
Navíc je evidentně přesvědčený, že jde o proces nevyhnutelný. „S přenosem embryí do těla žen bude experimentovat řada skupin. Možná to nebude v mojí skupině, ale během několika let budou mít výsledky, a publikují je,“ řekl časopisu Science.
Rebrikov také evidentně předpokládá, že tyto výsledky budou pozitivní, rychle se podaří vyřešit problémy a rizika technologie a úpravy lidské DNA se stanou v poměrně brzké době normou. Teď podobné „kosmetické“ úpravy DNA považuje za nebezpečné, za 20 nebo 30 let podle něj už může být situace zcela jiná a lidé si budou vybírat pro své potomky barvu očí, fyzickou zdatnost či jiné podobné znaky: „Ti, kdo jsou dnes proti, přesně tyhle věci u svých dětí chtějí, ale pouze v důsledku „božské prozřetelnosti“, ne díky vědě. Jsou buď lháři, nebo hlupáci,“ řekl Rebrikov pro Science.
