Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Nemocné zelené opice

Výzkum Huntingtonovy choroby
 |  10. 7. 2008
 |  Vesmír 87, 440, 2008/7

Jména rHD1 a rHD2 připomínají označení robotů z filmové ságy Hvězdné války. Jejich nositelé však nejsou výsledkem hollywoodských filmových triků. Transgenní makaky rHD1 a rHD2 získal metodami genového inženýrství tým Antonyho Chana z Yerkesova federálního centra pro výzkum primátů v americké Atlantě. 1) Makaci mají do dědičné informace propašovány hned dva cizí geny. Jeden je vypůjčen od člověka a kóduje bílkovinu huntingtin (HTT). Druhý pochází od mořské medúzy pohárovky (Aequorea victoria) a buňky podle něj vyrábějí zeleně fluoreskující protein (GFP). Buňky makaků pak pod ultrafialovým světlem zeleně září. Lidský gen dává opicím do vínku těžké dědičné onemocnění, které zevrubně popsal už v roce 1872 americký lékař George Huntington a je po něm nazváno Huntingtonova choroba nebo také Huntingtonova chorea. 2)

Proč někdo vyrábí nemocné,

a navíc světélkující opice?

Odpověď musíme hledat mezi lidmi, kteří mají gen pro huntingtin postižený zvláštním typem mutace. Gen HTT obsahuje úsek, který určuje, že se do huntingtinu za sebe zařadí 6 až 35 molekul aminokyseliny glutaminu. U některých lidí se však příslušná trojice písmen genetického kódu (cytosin, adenin a guanin – CAG) namnoží víckrát. Vypadá to, jako kdyby se gen „zakoktal“. Vznikne pak bílkovinná molekula, v které po sobě následuje 36 až 180 glutaminů. U lidí ze západní Evropy se to stane u tří až sedmi ze sta tisíc narozených dětí, u Asiatů a původních obyvatel subsaharské Afriky jen u jednoho ze sta tisíc. Nadbytečné glutaminy mění zásadně vlastnosti huntingtinu, tato bílkovina se pak hromadí v nervové tkáni a ničí ji. Vzniká smrtelná a nevyléčitelná Huntingtonova choroba, k jejímž příznakům patří změny osobnosti, narušení pohybu, 3) demence.

Poznání tajů Huntingtonovy choroby a vývoj účinné léčby naráží na řadu problémů. Mutace postihující gen HTT je dominantní. To znamená, že člověk onemocní, i když zdědí „zakoktaný“ gen jen od jednoho z rodičů. Defektní huntingtin stačí napáchat zlo, i když se vedle něj vyskytují molekuly normálního proteinu syntetizované podle „zdravého“ genu. Ani když se dodá další kopie nepoškozeného genu (což bývá podstatou genové terapie mnoha dědičných chorob vyvolaných recesivní mutací), není to nic platné. 4)

Jak „zakoktaný“ lidský gen vyzkoušet?

S potížemi se vědci potýkají i při studiu Huntingtonovy choroby na laboratorních zvířatech. Genetici sice dokázali vnést „zakoktaný“ lidský gen HTT do dědičné informace myší, ale u těch se projevy navozené nemoci na hony liší od projevů u člověka. Proto se Antony Chan nakonec rozhodl vytvořit makaky s Huntingtonovou chorobou. Využil k tomu metodu, s kterou slavil úspěch už v roce 2001, 5) když získal prvního transgenního makaka ANDiho. 6) Gen pro GFP a gen HTT s čtyřiaosmdesátkrát pomnoženou trojicí písmen genetického kódu pro glutamin vložili do virů a ty pustili v laboratoři na dozrálá vajíčka odebraná samicím makaka. Viry odvedly svou práci pašeráků dědičné informace na jedničku a vnesly podstrčené geny do DNA ve vajíčkách. Následně vědci vajíčka oplodnili spermiemi makaka a vzniklá embrya transplantovali do dělohy samic. Začali se 130 vajíčky a získali 23 embryí, z nichž se narodilo pět mláďat. Všechna měla funkční gen GFP a jejich buňky svítily. To dokazovalo, že se přenos genů zdařil. Pokud by vědci přenášeli samotný „zakoktaný“ gen HTT a u makaků se neprojevily příznaky onemocnění, nebylo by jasné, kde se stala chyba. Je to tím, že se přenos genů nezdařil? Anebo je to tím, že zakoktaný lidský gen HTT není s to vyvolat onemocnění u makaků?

Výsledky nenechaly nikoho na pochybách

A zdaleka ne jen proto, že makaci pod ultrafialovým zářením přímo přízračně „zelenají“. Následky úspěšného přenosu „zakoktaného“ genu HTT se nedaly přehlédnout. Dvěma mláďatům viry zabudovaly do DNA větší počet kopií defektního genu HTT. Makaci měli už při narození těžce poškozený mozek. Tkáň se podobala mozku člověka v závěrečné fázi Huntingtonovy choroby a obě zvířata zemřela do čtyřiadvaceti hodin po narození. Další makak zdědil menší počet kopií defektního genu HTT a žil měsíc. Brzy se u něj ale projevily příznaky typické pro Huntingtonovu chorobu. Trpěl například nekontrolovanými trhavými pohyby končetin, tzv. choreou. Zbývající dvě opice, označované jako rHD1 a rHD2, mají jen jednu kopii „zakoktaného“ genu a s defektním huntingtinem žijí déle než půl roku. U jednoho z makaků se už ale začínají projevovat první příznaky onemocnění.

„Věříme, že informace získané studiem těchto zvířat nám dovolí lépe pochopit, jak Huntingtonova choroba vzniká a jak se rozvíjí,“ řekl Chan v rozhovoru pro vědecký týdeník Science.

K léku na toto onemocnění máme stále ještě hodně daleko. Díky makakům rHD1 a rHD2 jsme však vykročili nadějným směrem.

Poněkud extravagantní vzhled „fluoreskujících“ zvířat, kterým vědci vnesli do dědičné informace gen pro GFP, někdy svádí k mylnému dojmu, že hlavním smyslem podobných pokusů je pouhý rozmar genových inženýrů. 7) Vědci jsou obviňováni, že se do eskapád s geny pouštějí jen proto, že to umějí a mohou. Nic není dále pravdě. 8) Makaci rHD1 a rHD2 jasně dokazují, že prvotním motivem je poznání a v konečném důsledku navrácení zdraví, záchrana lidských životů a boj s utrpením.

Poznámky

1) Yang S.-H. et al., Nature 453, 921–924, 2008; doi: 10.1038/nature06975.
2) Popis choroby vyšel v Medical and Surgical Reporter 26, 317–321, 1872, a byl jednou ze dvou vědeckých prací, které George Huntington za svůj život publikoval. Práci zveřejnil, když mu bylo 22 let, pouhý rok po ukončení studia medicíny.
3) Narušení pohybu neboli diskinesie, označovaná někdy také jako chorea (od řeckého choreia, používaného v antickém Řecku k označení kruhového tance se zpěvy). Nekoordinované záškuby končetin při diskinesii vzbuzují dojem jakéhosi „tance“.
4) V případě recesivních mutací vzniká choroba (např. cystická fibróza, hemofilie) v důsledku absence normální bílkoviny, protože člověk zdědil poškozený gen od obou rodičů a jeho organizmus instrukci pro výrobu funkční bílkoviny postrádá.
5) Chan A. W. H. S et al., Science 291, 309–312, 2001.
6) Jméno ANDi je zkratkou pozpátku čteného termínu „inserted DNA“ čili „vložená DNA“. Do dědičné informace ANDiho vnesli vědci gen pro GFP. Gen však z ne zcela jasných důvodů nefungoval. ANDiho buňky neprodukovaly zelený fluoreskující protein a opice pod ultrafialovým světlem nezářila.
7) Tento názor prezentovali například Jan Vedral a Václav Bělohradský v pořadu „Setkávání“ odvysílaném Českým rozhlasem Vltava 4. 5. 2008. Pořad je dostupný ve formátu MP3 v archivu Českého rozhlasu na internetové adrese media.rozhlas.cz/_audio/00711288.mp3.
8) Markerové geny se vnášejí do dědičné informace organizmů při vývoji nových metod přenosu genů, protože případný úspěch se projeví tak nápadně (např. „rozsvícením“ organizmu v případě úspěšného přenosu genu pro GFP), že jej lze těžko přehlédnout. Buňky takových organizmů lze využít k dalšímu výzkumu. Při výzkumu buněčných terapií jsou do těla nemocného či poraněného zvířete vnášeny léčebné buňky pocházející z geneticky modifikovaného živočicha „svítícího“ díky genu pro GFP. Osud léčebných buněk a jejich podíl na hojivých procesech lze pak sledovat velmi přesně a spolehlivě.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Genetika
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Jaroslav Petr

Prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc., (*1958) vystudoval Vysokou školu zemědělskou v Praze. Ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Uhříněvsi se zabývá regulací zrání savčích oocytů a přednáší na České zemědělské univerzitě v Praze. Je členem redakční rady Vesmíru.
Petr Jaroslav

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné