O geneticky upravených deťoch a nečakaných nežiaducich dôsledkoch

Tento blog je skrátenou verziou témy, ktorú diskutujem v podcaste Pravidelná Dávka, kde spolu s Jakubom Betinským a Andrejom Zemanom rozoberáme zaujímavé témy z oblasti filozofie, vedy, náboženstva, bioinžinierstva, či syntetickej biológie. Celý podcast si môžete vypočuť TU. 

Bolo to 28. Novembra 2018, keď čínsky vedec Dr. He Jiankui na 2. Medzinárodnom samite o upravovaní ľudského genómu šokoval svet vedy a medicíny tým, že s použitím špičkovej metódy CRISPR-Cas9 slúžiacej na úpravu génov upravil ľudské embryá tak, že z nich doslova vymazal gén CCR5, čo malo deťom, ktoré by sa vyvinuli z týchto embryí poskytnúť zvýšenú odolnosť na HIV, pravé kiahne, či na choleru.

Embryo, alebo zárodok, je skoré štádium vývoja mnohobunkového organizmu, ktoré je v prípade človeka výsledkom oplodnenia ženského vajíčka mužskou spermiou. Obsahuje všetky gény (súbor týchto génov nazývame genóm), ktoré bude obsahovať nový organizmus po narodení. Ako vieme, tieto gény určujú množstvo vlastností organizmu, od výšky, cez farbu vlasov, až po odolnosť na niektoré choroby.

Nuž a práve dosiahnutie odolnosti na istú podskupinu chorôb sa stala cieľom výskumu Dr. He. Jeden z génov s menom CCR5 je totiž zodpovedný za výrobu rovnomenného proteínu na povrchu bielych krviniek slúžiaceho na spracovávanie istého typu medzibunkovej komunikácie

Okrem toho však tento receptor využíva – či skôr zneužíva – aj vírus HIV, ktorý ničí bunky imunitného systému a  je zodpovedný za ochorenie AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome), ktoré postihuje imunitný systém a je v súčasnosti nevyliečiteľné a často končí predčasnou smrťou. Vírus HIV totiž dokáže šikovne využiť proteín CCR5 na to, aby vstúpil do bunky imunitného systému a následne sa tam mohol uvelebiť, množiť a nakoniec túto bunku zničiť.

Inžinier si následne môže položiť otázku: „Čo keby sme gén pre CCR5 upravili alebo vymazali? Potom by sa snáď vírus HIV nemohol dostať do imunitnej bunky a tak by nemohol zničiť imunitný systém. Človek s takýmto variantom génu (teda s takouto mutáciou) by potom mohol byť odolný voči HIV.“

Nuž a ukazuje sa, že je to tak. Zistili sme, že ľudia, ktorí majú prirodzene špecifickú mutáciu v tomto géne (pre znalcov, volá sa CCR5-delta32 a zahŕňa odstránenie 32 báz), ktorá – zjednodušene povedané – znemožňuje správnu výrobu proteínu CCR5 sú odolní voči infekcii HIV a navyše majú zvýšenú odolnosť aj voči pravým kiahňam či bubonickému moru. Z epidemiologického hľadiska je veľmi zaujímavé, že táto mutácia sa prirodzene vyskytuje asi u jedného percenta Európanov, najmä na severe Európy, pričom inde vo svete sa tento variant génu takmer nevyskytuje. Niektoré výskumy ukazujú, že tento variant génu sa rozšíril po Európe asi pred 700 rokmi, čo by zodpovedalo morovým epidémiám a častému výskytu kiahní v Európe

Dr. He počas svojho výskumu na juhočínskej univerzite pracoval s pármi, ktoré sa rozhodli otehotnieť, pričom muž vždy musel byť HIV-pozitívny (teda byť infikovaný vírusom HIV) a žena musela byť zdravá. Čínsky vedec (údajne, keďže okolo jeho práce je množstvo nejasností) vzal spermie a vajíčka od niekoľkých párov a vykonal umelé oplodnenie v skúmavke.

Následne využil metódu úpravy génov CRISPR-Cas9 na to, aby upravil gén CCR5 a vniesol doň mutáciu ktorú sme spomínali a ktorá by mala zabezpečiť odolnosť na infekciu HIV. Následne, použil tieto geneticky upravené embryá na oplodnenie a v októbri 2018 sa narodili dvojičky, ktorých mená poznáme ako „Nana“ a „Lulu“.

Už v dňoch po odhalení tohto výskumu sa Dr. Ch stretol so širokou kritikou a odsúdením tých najvýznamnejších členov komunity venujúcej sa genetickému výskumu. Tento vedec totiž svoj výskum utajoval, nediskutoval o ňom so širšou vedeckou komunitou a zdá sa, že mohol porušiť množstvo etických zásad. Nevieme napríklad, či vôbec rodičia, ktorí sa zúčastnili jeho výskumu poskytli svoj plne informovaný súhlas. Čína je totiž známa svojou reputáciou „Divokého Západu“ biomedicínskeho výskumu, kde sa nevenuje veľká pozornosť etickým otázkam a nedávno odtajnené dokumenty ukázali, že čínska vláda mohla spolufinancovať tento experiment.

Prečo sú vedci takýmto výskumom pobúrení? V prvom rade, prebehol v tajnosti a bez väčšej vedeckej diskusie. Ďalej, odborníci na genetické inžinierstvo po analýze jeho výsledkov tvrdia, že jeho práci „…chýba nielen základná medicínska etika, ale aj potrebné porozumenie genetike a genetickým úpravám…“ Sám čínsky vedec priznal, že jeho experiment nebol dokonalý a nepodarilo sa mu upraviť všetky gény CCR5 v organizme a tak by dievčatá stále mohli byť infikované vírusom HIV. To znamená, že embryá podstúpili mimoriadne nebezpečnú procedúru, ktorá navyše mohla byť zbytočná.

Vedci sa domnievali, že táto genetická úprava môže mať mnohé neblahé dôsledky. Už skôr sa napríklad vedelo, že úprava daného génu môže mať vedľajšie účinky v podobe zvýšeného rizika rozvoja rakoviny vďaka tomu, že pri procese úpravy génov sa neúmyselne aktivujú gény podporujúce rakovinové bujnenie. Nuž a štúdia, ktorá bola tento týždeň publikovaná v časopise Nature Medicine pridáva ďalšie riziká.

Výskum vedený populačným genetikom Rasmusom Nielsenom z UC Berkeley, ktorý študoval dáta o DNA a záznamy o úmrtnosti patriace viac ako 400 000 dobrovoľníkom z britskej genetickej databázy UK BioBank viedol k zisteniu, že ľudia s mutáciou podobnou tej, ktorú vytvoril Dr. Che mali o 21% vyššiu šancu predčasného úmrtia, aj keď stále nevieme prečo. Táto mutácia viedla k priemernému zníženiu dĺžky života o asi dva roky, čo rozhodne nie je zanedbateľné. Dr. Nielsen sa domnieva, že by to mohlo byť v dôsledku zvýšenej náchylnosti na chrípkovú infekciu.

Aplikácia inžinierskych postupov v citlivých oblastiach biológie, ako je napríklad úprava ľudského genómu si vyžaduje mimoriadnu opatrnosť a pokoru. Nie je náhodou, že drvivá väčšina špičkových výskumníkov – a to najmä tých, ktorí posúvajú výskum ďalej – je v týchto otázkach striktne konzervatívna.

Akékoľvek pokroky v práci, kde ide o úpravu celého genómu, treba poriadne prediskutovať – a nielen vo vedeckej a inžinierskej komunite. Úprava génov ľudských bytostí, ktoré následne budú mať deti a posunú svoje (upravené) genetické vlastnosti ďalej sa totiž bude týkať nás všetkých. Musíme preto dôrazne vynucovať dodržiavanie konvencií a pravidiel – a ešte viac v prípade totalitných režimov a diktatúr, kde individuálny ľudský život nemá takú vysokú hodnotu ako v našej kultúre.

Čo si teda z tohto blogu máme odniesť?

1. Mutácia v géne pre výrobu proteínu CCR5 môže spôsobiť imunitu voči infekcii HIV, kiahňam, či moru.
2. V Číne sa ako dôsledok výskumu Dr. He Jiankui narodili deti, ktoré mali gény upravené tak, aby boli imúnne voči infekcii HIV, no táto úprava nebola dôsledná a zahŕňa množstvo technických a etických problémov.
3. Vďaka genetickej úprave môžu mať tieto deti zvýšené riziko výskytu rakoviny, či predčasného úmrtia a preto musíme byť mimoriadne opatrní pri našich snahách o genetické úpravy ľudských organizmov.

Kredit za cool novinky patrí skvelým vedcom a inžinierom, kritika za chyby a nepresnosti patrí mne. Ak nájdete chybu, alebo ak vás zaujíma téma ďalej, píšte na miroslav.gasparek15@imperial.ac.uk.

O zvýšenom riziku úmrtia v dôsledku spomínanej mutácie v Nature Medicine.
O etických a „technických“ problémoch genetickej modifikácie v PLoS Biology.