Co máme zapsáno v genech, to nám (zatím) nikdo neodpáře. Z někoho se může stát skvělý šachista nebo fotbalista, někdo si odnese z loterie "vlohu" vykrvácet i z malého zranění.
Medicína s tím zatím mnoho neudělá. Ale pomalu se to začíná měnit. Myšlenka opravy genů, pro kterou se ujal cizojazyčně znějící výraz genová terapie, nabývá konkrétních obrysů. V posledních letech genetici a lékaři zdokonalují známé postupy a pracují na jejich rozšíření .
Předvádí při tom "kousky" nedávno ještě nemožné, třeba jako skupina kolem Katherine Highové z Dětské nemocnice ve Filadelfii a tým odborníků z firmy Sangamo BioSciences. Své výsledky popisují v časopise Nature (shrnutí studie je dostupné zde, plný text je placený). Těm se podařilo ve změti DNA přímo v těle živého tvora přesně najít a opravit jednu jedinou konkrétní vadu. A opravdu mu tím pomoct.
Opraváři zasahují přímo na místě
Úspěch práce trochu zaskočil i samotné autory studie. "Myslela jsem si, že to nepůjde," tvrdila Katherine Highová pro časopis The Scientist. Ani její kolegové výsledkům nechtěli věřit, dokud si je znovu sami neprověřili. Co vlastně provedli? Vědci vyléčili laboratorní myši z dědičné nemoci pouhou injekcí. Jenom zvenčí, bez zákroku v těle zvířat, napravili jeden konkrétní "překlep" v DNA.
Zvířata přitom trpěla obdobou lidské hemofilie (typu B). Ta u nemocných vyvolává pomalejší srážení krve než u zdravých jedinců.
Dědičná nemoc má poměrně jednoduchou příčinu: chybu v přesně daném místě genetické informace postižených. Dnes je tedy neléčitelná. V případě myší byla nemoc vyvolána uměle. Vědci jim nejprve v genech vytvořili přesně stejnou chybu jako mají lidští hemofilici, a pak ji zase napravili.
Nepovedlo se to úplně stoprocentně, tedy ne u všech buněk. Myši si vytvářely jenom tři až sedm procent obvyklého množství srážlivého faktoru. Ale i to je výrazný pokrok. Krev léčených myší se srážela jenom zhruba tři čtvrtě minuty místo více než minuty v případě hemofilických hlodavců. Navíc se účinnost může zvýšit, když vědci s terapií získají více zkušeností.
Nová zbraň do arzenálu
Nejde o první úspěch genové terapie vůbec. Odborníkům se podařilo napravit genetické omyly nejen na laboratorních hlodavcích, ale dokonce už i u lidí. Některé z těchto terapií dokonce postoupily do fáze klinických zkoušek a za několik let by mohlo dojít k jejich zavedení do praxe.
Zinkové ručkování po DNANástroj, který vědci k pokusu na myších použili, byl objeven už v roce 1985. Jde o dokola složený řetěz tvořený zhruba třemi desítkami aminokyselin, který "drží pohromadě" zinkový iont. Vědce zaujal v roce 1991, kdy jedna publikace velmi názorně na rentgenovém snímku ukázala, že tahle komplikovaná sloučenina se velmi něžně a citlivě přichytí na několika místech na dané místo DNA. Do širší praxe se ale technologie dostala až v posledních zhruba třech letech, kdy "zinkové prsty" začaly být široce dostupné. Zatím v podstatě jen jako laboratorní nástroj. Jejich výrobce Sangamo BioSciences, který si dělá zálusk na monopol v této oblasti, doufá, že se tato technologie brzy stane základem miliardového trhu, zabývajícím se editací DNA. |
Vystřihování a oprava DNA přímo v těle živého tvora ale poskytuje nové možnosti. Dnes zkoušené postupy jsou komplikovanější. Vědci při nich totiž buňky nejprve vyjmou z těla, ty pod dohledem geneticky upraví a poté vloží zpět.
Mají pro to dobré důvody: "Genetická úprava tělních buněk mimo organismus má veliké výhody v tom, že lze tyto buňky před zpětným vnesením do organismu i řádně zkontrolovat, zda nedošlo k nežádoucím poškozením. Je to ovšem postup nákladnější, ale každopádně bezpečnější," říká český odborník Jan Svoboda z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd.
Na druhou stranu tyto postupy poněkud omezují počet nemocí, na které lze genovou terapii využít, upozorňují odborníci jako Katherine Highová. U některých orgánů lze jen zatím těžko vyjímat buňky, aniž by pacient neutrpěl újmu. Týká se to právě například jater, ve kterých probíhal boj proti myší hemofilii. Příslušný srážlivý faktor totiž vzniká právě v tomto orgánu.
Z tohoto důvodu se tým americké vědkyně dlouhodobě snaží zasahovat přímo v těle pacienta. Nové výsledky dovedly dlouhodobou snahu o krok dále. Týmu se poprvé podařilo zajistit, aby se vložené změny natrvalo zapsaly do DNA buněk v těle.
Příslušné buňky předávaly správnou genetickou informaci i svým "dětem" (tedy buňkám, které vznikly jejich dělením). Podle výsledků se zdá, že myši byly tak po jedné kůře chráněny prakticky do konce svého života.
Pokusy nyní pokračují u větších zvířat, konkrétně psů, u kterých se hemofilie také vyskytuje. Až poté by mohlo následovat pokusné nasazení u lidí.
Hlavně střihnout na správném místě
Je ale zapotřebí opatrnosti, říká Jan Svoboda: "Při vystřihování genů stojíme též před mnohými problémy. Za prvé musí být plně zajištěno, že vystřiháváme opravdu jenom chtěný, poškozený gen, neboť toto vystřihování způsobuje významné narušení struktury naší genetické informace, které jestliže není řádně opraveno, může vést k celé řadě neblahých následků." (Velmi podobné obavy zcela nezávisle pro časopis The Scientist vyjádřil i nositel Nobelovy ceny Maria Capecchi.)
V případě hlodavců se takovým obavám zatím podařilo zabránit. Vědci tvrdí, že použité "nůžky" (tzv. zinkové prsty, viz. tabulka Zinkové ručkování po DNA), se teoreticky mohly zakousnout do genetické informace myších buněk na dvaceti různých místech. U hlodavců se ovšem neprojevila žádné abnormální změny ve funkci DNA.
Viry s náskokem
Tento způsob editace genetické informace má však vážného konkurenta: genovou terapii pomocí virů. Kvůli obavám z bezpečnosti a vůbec novosti použití zinkových prstů pro genetickou "editaci" DNA, ale možná získá virová terapie rozhodující náskok. Viry v ní slouží jako "dopravní prostředky" (vektory) při vkládání nové genetické informace do DNA. Samozřejmě u člověka, kterému nějaký gen chybí nebo mu nepracuje správně.
"Jde především o virové vektory, které jsou odvozeny od lentivirů, mezi něž patří i původce AIDS," říká Jan Svoboda. Viry z této skupiny jsou pro vědce zajímavé tím, že dokážou sami sebe (tedy svou genetickou informaci) vložit do DNA buňky, aniž by ji poškodily.
"Viry jsou samozřejmě zbaveny těch částí své genetické informace, které jsou odpovědné za jejich patogenní účinky," říká český odborník. Navíc nasazení virů doplňují v posledních letech další látky, které umožňují manipulaci jen s vybranou bezpečnou částí genomu.
Různé virové vektory se zkoumají už dlouho a právě tato technologie má za sebou zatím jen několik málo úspěchů na poli genové terapie. Například skupina Katherine Highové je využila při starším experimentu z roku 2009. Při něm viry přenesená DNA částečně navrátila zrak dvanácti z medicínského hlediska slepým pacientům.
Tehdy se vědcům ale nepovedlo zajistit, aby se viry přenášené geny přepsaly přímo do DNA spravovaných buněk, a tak vlastně nejde o trvalou opravu genetického kódu. (Koho to ale zajímá, když postižení vidí...)
Už je to tady?
Díky tomuto a dalším, ještě lépe zdokumentovaným úspěchům, jsou vědci z oboru stále optimističtější, že se genové terapie v blízké době skutečně dočkáme i v praxi.
Myšlenku je přitom stará již desítky let. Jakmile geny začaly být díky objevům v 50. letech "jenom" dlouhým řetězcem chemických písmen, vědci tušili , že by měl existovat způsob, jak je přepsat.
Cesta k realizaci byla ovšem dlouhá. Zdálo se, že naděje se naplní v posledním desetiletí 20. století. Tehdy se začaly podnikat první reálné pokusy s lidskými pacienty. Ale kvůli řadě neúspěchů odklady pokračovaly.
Druhé desetiletí 21. století by pak mělo konečně začít sklízet plody dlouhé práce, byť zatím se pacienti využívající nové terapie počítají na celém světě zřejmě jen na desítky, maximálně pár stovek.
"Nástup genové terapie již nastal, otázkou zůstává, jak rychle se bude rozvíjet," říká Jan Svoboda.
Vhodných pacientů jsou po světě desítky miliónů: "S genovou terapií lze léčit celou řadu vrozených genetických onemocnění, jejichž výčet by znamenal mnohé názvy odvozené z latiny a z řečtiny. V podstatě jde o ta onemocnění, kdy v genetické výbavě chybí určitý gen, který je nutný pro zajištění určité významné funkce," říká český odborník.
"Genové terapie nabízejí skutečně širokou paletu zásahů proti onemocněním jako je například AIDS či nádory," vypočítává dále český vědec.
Metoda "vystřihování DNA" použitá u hemofilických myší toto spektrum dále rozšiřuje. A to o desítky nemocí, které způsobuje nějaký vadný gen, který by šlo nahradit.
Otázkou je, kolik nás mohou tyto metody stát. Jistou investici to určitě vyžadovat bude, říká Jiří Svoboda, ale neobává se, že by byly příliš veliké: "Různé techniky vyžadované pro genovou terapii nejsou zase tak komplikované, zahrnují buněčnou kultivaci a molekulární analýzu DNA, což jsou postupy, které se stávají běžnými."
