O možnostech genového inženýrství

Vesmír: U genového inženýrství laici oscilují od odmítavého skepticizmu až po naprosto bezstarostný optimizmus, že se nic nežádoucího nemůže přihodit. Seriózní populární (i bulvární) tisk je plný znepokojujících otázek. Sdílejí otázky laiků i vědci?

Julius Lukeš: V polovině března jsem měl možnost zúčastnit se zajímavého sympozia „Ovlivňování lidské zárodečné buňky“, organizovaného Kalifornskou univerzitou v Los Angeles. Cílem tohoto setkání byla volná diskuse o otázkách, které v poslední době překročily hranice vědecké komunity a začaly zaplňovat stránky bulvárního tisku. Bude možné významně prodloužit lidský věk? Jaká bude poptávka po klonování lidí? Jak bude v příštích 15–20 letech genové inženýrství ovlivňovat humánní medicínu? Otázky tohoto typu však nekladli dychtiví hledači senzací, ale uznávaní vědci, jako jsou James Watson, objevitel struktury DNA, Leroy Hood, vedoucí osobnost sekvencování lidského genomu (mimochodem první profesor biomedicínských věd na Washingtonově univerzitě v Seattlu, místu pozoruhodném tím, že je pojmenováno po počítačovém guru Billu Gatesovi a jím rovněž placeno), Mario Capecchi, autor knockoutované myši (myši, u níž je cílový gen vypnut, viz Vesmír 73, 614, 1994/11), či French Anderson, autor pionýrských prací v genové terapii.

Genové inženýrství lze rozdělit na dvě kategorie, pomineme-li kategorii eugenetického inženýrství, jehož cílem je „vylepšování“ normálního stavu a ne léčba. V prvním případě je cílem vnášené změny skupina somatických, již diferencovaných buněk. Mnohem zásadnějším zásahem do organizmu je změna zárodečné buňky, znamenající následnou změnu genetické výbavy všech buněk lidského těla, včetně buněk potomků dané osoby. Všechny dosud provedené zákroky genetické léčby byly zaměřeny na somatické buňky. Obecně se nepotvrdily obavy z (ne)očekávaných vedlejších účinků, avšak ani úspěšnost nebyla taková, jak se očekávalo.

Mechanizmy, jimiž lze pozměnit pouze vybranou populaci buněk, jsou velmi složité a nesou s sebou řadu komplikací. Příkladem může být léčba mozkového nádoru glioblastomového typu. Rakovinné buňky jsou jedinými dělícími se buňkami v oblasti mozkového nádoru a díky této vlastnosti se stávaji terčem invaze retroviru, který byl do této části mozku injikován. Virové partikule byly geneticky pozměněny a nesou virový gen pro tymidinkinázu. Tato kináza dovede přidávat fosfátovou skupinu na nefosforylovaný nukleosid (stavební složku DNA), což lidská tymidinkináza neumí. Ve chvíli, kdy se pacientovi podá lék zvaný ganciklovir, bude tento pozměněný nukleosid fosforylován pouze v buňkách produkujících virovou kinázu, což povede k jeho zabudování do DNA a v konečném důsledku ke smrti rakovinných buněk.

Vesmír: A co zásahy do zárodečných buněk?

Julius Lukeš: Zkušenosti získané ze zásahů u dosavadních 3000 klinických případů somatické terapie, prováděných během sedmiletého období, jsou velmi cenné, avšak všeobecně se považují za nedostatečné pro přechod k terapii zárodečných buněk. Je totiž zřejmé, že zatímco na možnou chybu v somatické léčbě doplatí jedinec, zásah do zárodečné buňky bude ovlivňovat nejen jeho, ale i všechny následující generace.

Pokusme se shrnout některé výhody a nevýhody terapie zárodečné buňky. Vzhledem k relativní jednoduchosti úkolu (změna v jediné buňce je nesrovnatelně snadněji proveditelná než změna tisíců či milionů buněk) je potenciál tohoto přístupu obrovský. Omezené klinické úspěchy dosavadního genového inženýrství jsou totiž odůvodňovány právě nedostatečně účinným zásahem do cílových buněk.

Za největší problém byla dosud považována nezvratnost zásahu do zárodečné buňky. Snadno si totiž lze představit následující scénář. Zdravotní poruchy budou odstraňovány ve své době nejlepšími metodami, které budou rychle překonány, což povede ke stálému „vylepšování“ genetické výbavy rodících se jedinců a k trvalému přílivu požadavků o nápravu těch se „zastaralými“ změnami. I zde se však rýsuje elegantní řešení. Ačkoli si úspěšná konstrukce umělého lidského chromozomu, oznámená v loňském roce, získala nesrovnatelně menší zájem než ovčí klonování, praktický dopad tohoto objevu může být mimořádný. Vnesení nových genů na novém chromozomu by totiž znamenalo kvalitativní posun. Tento chromozom by byl konstruován tak, aby do něho mohly být snadno vkládány nové geny, či vyjímány a nahrazovány „překonané“ verze apod. Navíc se předpokládá, že vnášení umělého chromozomu bude proveditelné na běžných fertilizačních klinikách. Významnou obavou oponentů jsou možné a zatím těžko předvídatelné interference tohoto chromozomu s genetickou výbavou buňky, avšak i to je považováno za řešitelný problém.

Přesto jsou diskuse o umělém chromozomu pohledem do budoucna, zatímco jiné léčebné přístupy k zárodečné buňce jsou prakticky realizovatelné již nyní. Embryologové poměrně dlouho vědí, že každá buňka z osmibuněčného lidského embrya může dát vznik celému organizmu (existují již i jednovaječná čtyřčata). Terapie in utero bude spočívat v tom, že zatímco bude sedm zárodečných buněk zmrazeno, genetická analýza jediné buňky odhalí případnou genetickou poruchu, k jejíž léčbě se u ostatních buněk přistoupí. Tento typ léčby by byl technicky jednodušší, spojený s nižšími náklady a zároveň vzhledem k léčbě před narozením citově velmi přijatelný.

Zdá se, že není daleko doba, kdy jedním testem bude odhalena většina známých poruch, které neseme ve své genetické výbavě a můžeme přenést na své potomky. Umožní to elegantní metoda spočívající v nanesení naší DNA na plochu o velikosti podložního sklíčka (viz Vesmír 77, 447, 1998/8). Hybridizace (tj. vzájemné nasednutí molekul DNA v závislosti na podobnosti pořadí bází) s širokou sadou diagnostických prób zviditelní odchylky od normálu v našich genech. Tím ovšem budou kostky vrženy. Podle příznivců tak nastoupíme cestu k eliminaci řady zhoubných lidských chorob. Oponenti v tom vidí začátek štvanice na nositele mutací, kterou podniknou jejich pojišťovací společnosti či potenciální snoubenci.

Na dotaz moderátora konference, kdo je pro provádění modifikací zárodečné linie, vyjádřila souhlas naprostá většina posluchačů. Oponentům tohoto přístupu byla určena poněkud emotivně postavená otázka: „Vy byste tudíž neumožnili léčbu dětí s Tayovým-Sachsovým syndromem, které si během záchvatu zcela nekontrolovatelně okusují prsty a rty?“ Ať si čtenář tuto otázku zodpoví sám.