Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Růže pro Hobbie-J

Genetická modifikace posílila paměť potkanů
 |  6. 5. 2010
 |  Vesmír 89, 281, 2010/5

V roce 1958 napsal americký spisovatel Daniel Keyes vědeckofantastickou povídku „Růže pro Algernon“.1) Hlavním hrdinou je mentálně retardovaný Charlie Gordon, který v neurologické laboratoři profesora Nemura soupeří s myškou Algernon v plnění nejrůznějších úloh. Myš obvykle Charlieho porazí, protože má umělým zákrokem zvýšenou výkonnost mozku. „Inteligenční kvocient“ hlodavce je zvýšen třiapůlkrát. Stejný zákrok vyzvedne Charlieho Gordona z hlubin retardace k výšinám geniality.

To, co bylo na přelomu padesátých a šedesátých let fantastickou vizí, se naplnilo v genetických laboratořích v roce 1999,2) kdy americký neurobiolog Joe Tsien představil světu myši kmene Doogie.3) Myš má vnesen do dědičné informace gen, který spojuje instrukci pro produkci proteinu NR2B s regulačními sekvencemi pro kalmodulin-dependentní kinázu II. Gen vytvořený genovými inženýry zajišťuje myším zvýšenou produkci proteinu NR2B v čelních lalocích mozku a hipokampu. To má dramatický dopad na funkci receptorů NMDA.4)

Prostřednictvím receptorů NMDA zachytávají nervové buňky glutamát, jenž působí jako přenašeč nervových vzruchů. Receptor je složen ze čtyř bílkovin, jež označujeme jako podjednotky. Tvoří jej dvě podjednotky NR1 a dvě podjednotky NR2. U savců se podjednotka NR2 vyskytuje ve dvou různých provedeních – NR2A a NR2B. Po narození převažují v mozku NMDA receptory obsahující podjednotku NR2 ve „verzi“ NR2B. Jak zvíře nebo člověk stárnou, je v jejich mozku podjednotka NR2B nahrazována podjednotkou NR2A. Ta nakonec v mozku převáží. Receptory NMDA působí mezi dvěma současně podrážděnými neurony jako kanály propouštějící ionty. Receptory se tak významně podílejí na procesu označovaném jako dlouhodobá potenciace neuronů. Ta je jedním z mechanismů, kterým se ukládají informace do paměti. Můžeme si ji představit jako „prošlápnutí pěšinky“ mezi neurony v mozku. Pokud přes tyto neurony proběhly v minulosti vzruchy, pak v budoucnu projde vzruch po „prošlápnuté pěšince“ mnohem snáze. Pokud jsme si o prázdninách vtiskli do paměti kontury Pravčické brány, vybavíme si díky dlouhodobé potenciaci neuronů název tohoto skalního útvaru i později při pohledu na fotografii a vzpomeneme si dokonce i na další podrobnosti z prázdninového výletu do Labských pískovců.

Receptory NMDA obsahující podjednotku NR2B zůstávají otevřeny o zlomek sekundy déle než receptory s podjednotkou NR2A. Zřejmě i proto si v mládí zapamatováváme celkem snadno informace, jež nám v pokročilejším věku už nelezou do hlavy. Myši kmene Doogie mají s ohledem na zastoupení podjednotky NR2B „omlazený“ mozek a dosahují v některých testech dramaticky lepších výsledků. Zvýšení výkonnosti jejich mozku je přinejmenším srovnatelné s myší Algernon z Keyesovy povídky. V jednom testu je například myš vypuštěna do nádrže s kalnou vodou. Z namáhavého plavání může zvíře vysvobodit malá plošinka, která je ukryta pod hladinou. Poprvé najde myš plošinu jen náhodou. Podruhé už může plošinu cíleně hledat. Zvláště pokud si zapamatovala orientační značky na stěnách nádrže. Normální myš potřebuje k zapamatování místa s plošinou asi šest pokusů. Doogie míří najisto už při třetím pokusu.

Genetici získali různými cílenými zásahy do dědičné informace více než tři desítky kmenů „chytrých“ myší.5) Nejnovějším přírůstkem mezi „inteligentními“ laboratorními hlodavci jsou potkani kmene Hobbie-J,6) pocházející rovněž z laboratoře Joea Tsiena.7) Tito potkani udrží informaci v paměti třikrát déle než potkani běžných kmenů. Kmen Hobbie-J může posunout výzkum dále než myši, protože je schopen komplikovanějších testů a aktivitu jeho většího mozku lze snáze sledovat. Joe Tsien již pracuje na tvorbě „inteligentních“ psů.

Biologové bývají v souvislosti s tvorbou geneticky modifikovaných živočichů někdy obviňováni ze samoúčelnosti. Také tvorba „chytrých“ zvířat by mohla být považována za projev vědecké zpupnosti. Výsledky podobných výzkumů ale mohou významně přispět k poznání kořenů duševní demence a k odhalení nových léčebných postupů. A to je konání, nad jehož smyslem asi nikdo nepochybuje.

Výzkum prováděný na „chytrých“ myších a potkanech také ukázal, že fantazie autorů sci-fi sice stačí k tomu, aby předvídali vznik inteligentních zvířat, avšak selhává při předvídání možných rizik. Daniel Keyes dospěl v povídce „Růže pro Algernon“ k závěru, že nárůst výkonnosti mozku provázejí převážně příjemné pocity. Hlavní úskalí viděl v riziku, že efekt zákroku bude jen dočasný. Charlie Gordon sice dosáhl geniality, ale vzápětí začal upadat zpět do demence. Sleduje svůj „duševní sešup“ s narůstajícím klidem, protože mu stále méně dochází, co všechno s inteligencí ztrácí.

Na rozdíl od pomíjivého efektu postupu profesora Nemura je účinek genetické modifikace na výkonnost myšího či potkaního mozku trvalý. Problémy některých myší však vyvěrají právě ze zvýšené „inteligence“. Zvířata například nedokážou jen tak zapomenout na nepříjemné zážitky a bojí se i v situacích, v kterých normálně zapomětlivé myšky už nic netrápí. I pro člověka je příjemné zapomínat na vlastní chyby, prohřešky a selhání. Prodloužená paměť by nám určitě pomohla během studií nebo v práci. Pro každodenní život plný kompromisů a omylů by to však byla dvojsečná zbraň. Nezapomínali bychom nic druhým ani sami sobě.

Poznámky

1) Povídka „Flowers for Algernon“ vyšla v roce 1959 v časopise The Magazine of Fantasy & Science Fiction a v roce 1960 získala prestižní ocenění Hugo. Česky vyšla poprvé v antologii „Vlak do pekla“ r. 1976 v nakladatelství Albatros. V roce 1966 přepracoval Keyes povídku na stejnojmenný román a opět s ním sklízel vavříny. U nás vyšla románová verze až v roce 2000 (D. Keyes: Růže pro Algernon, Euromedia Group – Knižní klub, Praha 2000). V roce 1968 natočil režisér Ralph Nelson na motivy Keyesova románu oskarový film Charly. U nás byly povídka a román rovněž několikrát zdramatizovány. Například v rozhlasové hře z roku 1988 nebo v dramatu, které uvedlo v roce 1993 Divadlo v Celetné.

2) Tang Y. P. et al., Nature 401, 63–69, 1999.

3) Kmen dostal jméno podle hlavní postavy amerického televizního komediálního seriálu „Doogie Howser, M.D.“ společnosti ABC. Seriál se vysílal v letech 1989 až 1993 a jeho titulním hrdinou je geniální teenager, který pracuje jako lékař a zároveň se potýká s běžnými klukovskými starostmi.

4) Označení NMDA vychází z názvu kyseliny N-metyl D-asparagové, která se na tyto receptory váže. Tato kyselina patří k syntetickým sloučeninám a v lidském těle se normálně nevyskytuje.

5) Lehrer J., Nature 461, 862–864, 2009.

6) Vedle amerických vědců z Medical College of Georgia se podíleli na tvorbě „chytrého“ potkana čínští vědci v Šanghaji. Ti pojmenovali kmen podle chytrého potkana z oblíbených čínských obrázkových knížek.

7) Wang D. et al., PLoS ONE 4, e7486, 2009.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Molekulární biologie
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