Denník N

Čínski vedci pozmenili DNA ľudského embrya

V Číne robia výskum na ľudských embryách, počas ktorého menia ich genetickú informáciu. Čo to znamená pre vedu a spoločnosť? Foto - TASR
V Číne robia výskum na ľudských embryách, počas ktorého menia ich genetickú informáciu. Čo to znamená pre vedu a spoločnosť? Foto – TASR

Výskum čínskych vedcov, ktorí editovali DNA ľudských embryí, vyvoláva kontroverzie. Vedecká komunita sa rozdelila na dva tábory.

Sú techniky editovania embryonálneho genómu, ktoré dnes máme k dispozícii, dostatočne vyspelé a presné. A aké sú morálne dilemy a výzvy takéhoto výskumu? Aj tieto otázky vyvolal kontroverzný článok čínskych vedcov okolo profesora Juinju Huanga, ktorý bol uverejnený v polovici apríla v žurnále Protein Cell.

A čo vy? Nechali by ste zmeniť DNA svojho ešte nenarodeného dieťaťa, ak by sa u neho zistila genetická porucha?

Nezvyčajne krátky proces recenzného konania

Článok zaujal nielen svojím obsahom, ale aj procesom publikovania. Najprv ho totiž odmietli vydať dva, asi najprestížnejšie vedecké časopisy na svete Science a Nature. Naopak, promptne ho uverejnili v Protein Cell.

Bežná prax je taká, že pred tým, než sa text publikuje, prechádza recenzným konaním. To znamená, že sa pošle viacerým vedcom, ktorí sú v danej problematike zbehlí, aby ho pripomienkovali a navrhli prípadné korekcie alebo doplnenia, napríklad v podobe dodatočných kontrolných experimentov.

Tento proces prebieha v niekoľkých kolách a môže trvať aj zopár mesiacov. Pri článku profesora Huanga to však boli iba dva dni – editori článok dostali 30. marca a akceptovali ho už 1. apríla. 18. apríla ho časopis vydal.

Vedenie žurnálu si však stojí za svojím. Tento týždeň dokonca uverejnili editoriál, v ktorom rozhodnutie štúdiu publikovať obhajujú.

Embryá by neprežili

Výskumný tím študoval – ako doslova píše – „embryá neschopné prežitia“. Išlo o jedincov, ktorí by sa nemohli narodiť, keďže vznikli oplodnením jedného vajíčka dvomi spermiami. Embryá získali z miestnych kliník pre umelé oplodnenie. K ich vzniku dochádza približne u 2 až 5 percent umelo oplodnených vajíčok. Považujú sa za chybové, a preto sa vyraďujú.

„Vzhľadom na to, že etické záujmy vopred zamedzujú študovať editovanie génov u normálnych embryí, rozhodli sme sa použiť tripronukleárne zygoty, ktoré majú jedno bunkové jadro z vajíčka a dve zo spermií… Predstavujú ideálny modelový systém,“ dodáva profesor Huang.

Takéto zygoty majú tri bunkové jadrá, teda aj tri sady chromozómov. To by v maternici viedlo k ich prirodzenej smrti.

Zygota je bunka, ktorá vznikne splynutím vajíčka a spermie. Pokiaľ však splynie vajíčko s viacerými spermiami, dôjde k takzvanej polyspermii. Taká bunka má viac sád chromozómov ako normálna. U ľudí to vedie k smrti embrya.

Editovanie genómu je proces, počas ktorého sa v genetickom kóde DNA zavedú zmeny, ktoré môžu vyliečiť choroby alebo im predísť, prípadne zaviesť novú vlastnosť.

Chceli vymazať ochorenie z DNA

Vedci sa pokúšali pozmeniť gén s názvom HBB. Kóduje ľudskú bielkovinu β-globín. Jeho mutácie, konkrétne pridanie piatich bázových párov do jeho sekvencie, spôsobujú u ľudí β-talasémiu. Ide o genetické ochorenie krvi, počas ktorého sa v tele vytvára chybný hemoglobín. Porucha vedie napríklad k anémii, deformáciám kostí alebo ku kardiovaskulárnym chorobám.

Pri experimentoch použili bádatelia metódu známu ako CRISPR/Cas9. Používa sa pri nej enzýmový komplex s rovnakým názvom. CRISPR/Cas9 enzýmový systém je celkom dobre preskúmaný a funguje u zvieracích embryí či dokonca dospelých ľudských buniek.

Jeho úlohou v bunke je naviazať sa na DNA a rozštiepiť ju na špecifickom mieste. Dá sa naprogramovať tak, aby vymazal konkrétny problémový gén. Ten by bolo následne možné nahradiť pridaním inej látky.

Metóda nie je dokonalá

Vedci pracovali s 86 embryami, do ktorých vpichli enzýmový komplex. Po 48 hodinách, počas ktorých malo dôjsť k vymazaniu škodlivého génu z DNA embryí, zistili, že prežilo iba 71.

54 z nich následne podrobili genetickým testom. Zistili, že k úspešnému vymazaniu génu došlo iba u 28 z nich a iba 7 obsahovalo aj správnu náhradu génu. Je preto jasné, že táto technika nie je dostatočne presná a bezpečná.

Okrem toho zistili, že uplatnená technika spôsobuje mutácie aj na iných ako cielených miestach. To je veľký problém, pretože tieto neplánované náhodné vymazania génov môžu byť veľmi škodlivé. Zaujímavé je, že ich výskyt je niekoľkonásobne vyšší oproti experimentom s dospelými ľudskými bunkami.

Mountain View, Kalifornia 6. novembra 2009 – Pracovníci firmy Complete Genomics vyvinuli novú aparatúru na dekódovanie DNA. Preverili ju na genómoch èiže súhrnnej genetickej informácii troch ¾udí. Priama cena za genóm klesla na 4400 dolárov.To je zatia¾ najväèšie priblíženie k sume 1000 dolárov, ktorá sa považuje za hranicu hromadného nasadenia osobnej genomiky v zdravotníctve. Na snímke grafické znázornenie základnej skutoènosti: kým genomika poslúži ako nová forma lekárskeho stetoskopu, treba sekvenova genómy ve¾kého poètu ¾udí, aby sa ich porovnaním odvodili súvislosti a stanovili diagnostické kritériá. Dosia¾ tomu bránila vysoká cena sekvenovania jedného genómu. Foto TASR - Jane Ades, NHGRI   *** Local Caption *** genomika dediènos premeny organizmy vedci biológovia zaujímavosti diagnostika Zdenìk Urban

V génoch máme zakódovanú nielen farbu očí a vlasov, ale aj možné choroby. Čo sa však stane, ak ich pozmeníme, nedokážeme úplne predpovedať. Foto – TASR

Dedičnosť ako problém

Techniky editovania génov môžu poskytnúť nové metódy na liečbu chorôb ako AIDS, hemofília, kosáčikovitá anémia či niektoré druhy rakoviny.

V súčasnom štádiu výskumu je však úprava genetickej informácie embryí veľmi problematická. Jedným z dôvodov je, že sa tieto zmeny môžu dediť. Ak by sa CRISPR/Cas9 technika aplikovala na normálnom jednobunkovom ľudskom embryu, všetky bunky, ktoré by sa z neho vyvinuli, by obsahovali pozmenený gén. To by mohlo mať za následok vznik vlastností, či dokonca chorôb a porúch, ktoré nedokážeme predpovedať.

Výskum zatiaľ pokračuje

Autori ukončili svoj kontroverzný článok slovami: „Systém (úpravy genómu embryí, pozn. red.) musí byť dôkladne preskúmaný pred akýmikoľvek klinickými testami… tie by boli v tomto štádiu (výskumu, pozn. red.) unáhlené.“ Výskumu genetických zmien na ľudských embryách sa však chcú venovať aj naďalej. V pláne majú testovanie nových techník či zmeny koncentrácií používaných enzýmov.

Článok v Nature, ktorý sa tejto problematike venuje, dokonca uvádza, že ďalšie štyri skupiny v Číne v tejto chvíli pracujú na podobných výskumoch na ľudských embryách.

Nebezpečenstvo alebo príležitosť?

Tento týždeň zverejnila Spoločnosť vývojovej biológie výzvu na podporu dobrovoľného moratória v prípade editovania génov ľudských embryí. Vytvorili tým akúsi základňu na boj proti ich genetickým manipuláciám. Vo vyhlásení sa okrem iného píše: „Takéto štúdie so sebou prinášajú hlboké etické obavy, navyše môžu viesť k nepredvídateľným následkom, najmä ak by sa upravené embryá vložili do maternice a nechali sa dovyvíjať.“

Na druhej strane stojí tábor vedcov, podľa ktorých by sme sa nemali nechať ovplyvňovať aktuálnym spoločenským a kultúrnym tlakom. Tento výskum by mohol totiž v budúcnosti priniesť techniky, ktoré by zbavili ešte nenarodené deti akýchkoľvek genetických porúch.

Veda tu stojí na prahu nových príležitostí a výziev. Bez ohľadu na to, či sa ďalší výskum genetickej manipulácie ľudských embryí povolí, alebo zakáže, jedna vec je jasná. Tím profesora Huanga sa zapíše do učebníc.

Dostupné z doi: 10.1007/s13238-015-0153-5, 10.1038/nature.2015.17378, 10.1038/519410a, 10.1007/s13238-015-0161-5, 10.1126/science.aab2562, 10.1126/science.aab1028.

Teraz najčítanejšie