Technika označovaná v laboratorní hantýrce jako „krispr“ a oficiálně jako CRISPR-Cas9 dovoluje vědcům provést v dědičné informaci jakéhokoli pozemského organismu přesně cílenou změnu. Přináší tak zásadní revoluci v biomedicínských vědách, že její duchovní matky Jenifer Doudnová a Emmanuelle Charpentierová byly považovány za horké favoritky na letošní Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Ta jim sice utekla, ale na své konto si kromě řady jiných ocenění připsaly cenu Breakthrough Prize in Life Science, dotovanou třemi miliony dolarů.
Technika je relativně jednoduchá a ve srovnání s předchozími neohrabanějšími postupy levná. Díky tomu dnes pomocí krisprů šťourají v genomech buněk i studenti při řešení diplomových prací. Čína stojí v první linii zavádění výsledků úprav dědičné informace pomocí krisprů do praxe. Velkou bouři nevole vzbudily experimenty, při kterých byly upraveny dědičné informace defektních lidských embryí. Ale Číňané mění pomocí krisprů i zemědělské plodiny nebo hospodářská zvířata. Jejich posledním „krisprovým špílcem“ se stal psí kulturista nesoucí příznačné jméno Hercules.
Když nepracuje myostatin
Tým devětadvaceti vědců vedený Gao Xiangem z univerzity v Nanjingu využil krispr k tomu, aby v embryu bígla cíleně narušil gen pro bílkovinu myostatin. Tato bílkovina se vytváří ve svalech a má za úkol hlídat jejich růst. Když sval dosáhne adekvátních proporcí, dostoupí jím produkovaný myostatin na hladinu, kdy už další růst svalu nedovolí. Myostatin tedy hlídá, aby živočichům nepřerůstaly svaly.
Co se stane, když myostatin tuto funkci plnit nedokáže, je jasně patrné na skotu plemene belgické modré. Před několika staletími vypadlo jednomu dobytčeti z genu pro myostatin jedenáct písmen genetického kódu a gen ztratil svou funkci. Skotu začaly růst především v zadní části těla obrovské svaly. Chovatelé si toho všimli a začali zvířata s tímto dědičným defektem vybírat a dál rozmnožovat. Vyšlechtili tak plemeno skotu, které vyniká produkcí libového hovězího masa.
Vědci věděli, že myostatin hraje stejnou roli u mnoha dalších živočichů, a pomocí metod genového inženýrství se snažili získat nová mohutně osvalená plemena hospodářských zvířat. Teprve poslední dobou slavili úspěch díky použití nových metod pro cílené zásahy do dědičné informace. Podařilo se tak získat mohutně osvalená prasata, ovce, zebru nebo pstruhy. Teď přišel na řadu pes, konkrétně bígl.
Čínští vědci u něj vlastně jen napodobili to, co provedla příroda s jiným psím plemenem. Whippeti jsou chováni pro „psí dostihy“. Na dráze dosahují nejlepších výkonů dobře osvalení psi, kteří za svou muskulaturu vděčí podobnému genetickému defektu, který stál u vzniku plemene skotu belgické modré. Z genu pro myostatin vypadla těmto psům dvě písmena genetického kódu, a gen se tak plně „znehodnotil“.
Whippet s dvěma kopiemi „špatnými“ kopiemi genu pro tvorbu myostatinu ve srovnání s běžným zvířetem tohoto druhu.
Pokud mají whippeti vítězit, musí zdědit defekt jen od jednoho rodiče. Když se sejdou poškozené geny pro myostatin jak od matky, tak i od otce, zvíře vypadá jako „psí kulturista“ a pro závodění na dráze je nepoužitelné.
Bígl, kterému čínští genetici uměle narušili gen pro myostatin, dostal jméno Hercules a vyniká nad ostatními příslušníky svého plemene mohutným osvalením. Vědci si od toho slibují, že pes bude zvládat mnohem náročnější pracovní úkony.
Budou psi chytřejší?Zásahy do dědičné informace psů nejsou novinka. Už dříve vědci do psího genomu zasahovali a psy různým způsobem měnili. Korejští vědci například získali bígly, kteří díky genu vypůjčenému od mořských korálů krásně červeně svítili. Červeně fosforeskující pes asi nepředstavuje to, po čem by běžný chovatel dvakrát toužil. Ale moderní genové inženýrství může nabídnout mnohem praktičtější „vylepšení“. Řada psích plemen je náchylná k nejrůznějším onemocněním. Dědičné defekty je vystavují riziku nádorů, defektů kloubů, oslepnutí, ochrnutí atd. U mnoha těchto chorob je znám jejich dědičný základ. V možnostech genových inženýrů je „opravit“ poškozené geny a zajistit psům lepší zdravotní stav. Pak se můžeme ptát, co je etické. Chovat psy i nadále s vědomím, že jim hrozí riziko onemocnění? Anebo toto riziko významně snížit genovým inženýrstvím? Zdaleka to není nejsložitější etický problém, jaký před nás zásahy do dědičné informace psů staví. Americký genetik Joe Tsien posílil myším a potkanům funkci jednoho vybraného genu v určité části mozku a dosáhl tím dramatického nárůstu ve výkonu mozku těchto zvířat. Vylepšené myši měly v testech paměti a dalších dovedností až pětkrát vyšší skóre než myši s neupravenou dědičnou informací. Tsien pracuje na posílení funkcí mozku i u psů. Předpokládá, že chytřejší psi by našli uplatnění například při záchranářských pracích, jako asistenční psi handicapovaných lidí, jako policejní psi a možná i v domácnostech jako inteligentnější mazlíčci. A kdo ví, třeba by se tito chytří psi naučili uklízet po sobě výkaly z chodníků a trávníků, když už to za ně neudělají jejich páníčkové a paničky. |
Jako lovecký nebo policejní pes například vydrží běžet delší dobu bez známek únavy. Herculovi potomci budou gen pro růst svalů dědit a ten se přitom bude spořádaně řídit zákony odhalenými před 150 roky Gregorem Johannem Mendelem. Svalnaté bígly budou moci chovatelé šlechtit podobně jako whippety.
Nepovolení psi?
Dovoz Herculových potomků z Číny na území EU se nedoporučuje bez toho, že by tito psi předtím získali oficiální povolení z Bruselu. Evropská komise už vyhlásila, že organismy upravené pomocí krisprů bude považovat za geneticky modifikované, a bude se na ně tedy vztahovat v plné šíři příslušná evropská legislativa. Stáváme se svědky velmi zvláštní situace. Na whippety nikdo zvláštní povolení nepotřebuje, ale bígl nesoucí úplně stejnou změnu dědičné informace patří do zcela jiné kategorie.
Jak by se asi Evrospká unie poprala se situací, kdy by u štěněte bígla narozeného v některém ze států EU došlo k této vadě genu pro myostatin náhodou a objevili by se tu silně osvalení jedinci? A co kdyby byla náhoda opravdu zlomyslná a příroda vytvořila v genu pro myostatin u bígla stejný defekt, jaký se podařil čínským genetikům pomocí krisprů? Žádný genetický test by čínské „uměle“ osvalené psy neodlišil od těch evropských „přirozených“. Jak by mezi nimi asi rozlišovala legislativa?
Bylo by velmi problematické zakázat „přirozeně“ osvaleného bígla. A to nejen proto, že tu už máme, chováme a konzumujeme „přirozeně“ osvalený belgický modrý skot a po závodních drahách běhají „přirozeně“ osvalení whippeti.
Ke spontánnímu poškození genu pro myostatin dochází i u lidí. Před několika lety popsali lékaři narození chlapce s nefunkčními geny pro myostatin v Německu. Hoch je zdravý a čilý, jen má velké svaly a velkou sílu. Řada vynikajících sportovců, např. vzpěračů nebo sprinterů, zřejmě vděčí za své úspěchy vrozeným defektům genu pro myostatin. Měli bychom na ně nahlížet jako na geneticky modifikované organismy? Zatím jim nebyl ani omezen přístup na vrcholná sportovní klání, i když sportovec, který by si nechal uměle navodit stejný defekt genu pro myostatin, by čelil obvinění z tzv. genového dopingu.
