i

Aktuální číslo:

2019/11

Téma měsíce:

Ceny Neuron

Kterak kluk z Třince pomohl biotechnologické revoluci

 |  7. 10. 2019
 |  Vesmír 98, 556, 2019/10

O CRISPR/Cas píšeme ve Vesmíru čím dál častěji. Systém sestávající z enzymu štěpícího DNA a z molekul RNA, které ho navádějí k cíli, přirozeně využívají bakterie a archea v ochraně proti virům. Skutečnou slávu však zažívá až jeho lidmi upravená verze – mocný nástroj pro cílenou editaci genomu. Je to objev nobelovských parametrů. V souvislosti s ním se proslavili především vedoucí příslušných výzkumných týmů: Jennifer Doudnaová, Emmanuelle Charpentierová, Feng Zhang a Virginijus Šikšnys. Ale významnou roli v tomto příběhu hraje i český rodák Martin Jínek, mimo jiné první autor jednoho z klíčových článků v Science.

Do Berkeley k Jennifer Doudnaové jste z Heidelbergu přišel už s tím, že se budete věnovat CRISPR, nebo jste se k němu dostal až v Kalifornii? — Až tam. Do skupiny jsem jako postdok nastoupil v lednu 2007. Dělal jsem hlavně na projektech, které se týkaly regulace genové exprese v eukaryotních buňkách pomocí miRNA a mechanismům s tím souvisejícím. V té době už vycházely první články popisující CRISPR jako součást imunitního systému prokaryotních buněk. Do laboratoře k Jennifer přišel jako postdok Blake Wiedenheft (dnes má laboratoř v Montaně), který se tomu chtěl věnovat. To on do Berkeley CRISPR přinesl. Ale byl původním zaměřením mikrobiolog. Neuměl dělat strukturní biologii a potřeboval, aby mu někdo pomohl se strukturami proteinů, které v systému CRISPR fungují. Tak začal spolupracovat se mnou.

Čímž se vám otevřelo nové, a jak se brzy ukázalo, mimořádně zajímavé téma. — Ano, ke CRISPR jsem se dostal přes struktury některých souvisejících proteinů. Nejprve jsem s Blakem dělal na proteinu Cas1, rozluštili jsme jeho trojrozměrnou strukturu. První roky jsem jako strukturní biolog víceméně pomáhal lidem, kteří se tomu věnovali na sto procent, a sám jsem zároveň pracoval na svých projektech.

A jak se stalo, že se CRISPR stal vaším hlavním tématem? — Postupně jsem dokončil projekty, které jsem v Berkeley jako postdok začal, a koncem roku 2010 jsem se rozhlížel, co dalšího bych mohl dělat. Chtěl jsem se hlásit do výběrových řízení na pozice vedoucího skupiny, ale věděl jsem, že to bude ještě nějakou dobu trvat. Bylo zřejmé, že v laboratoři u Jennifer budu moci ještě tak rok nebo dva zůstat. A sešlo se to tak, že v té době vyšel týmu Emmanuelle Charpentierové v Nature první článek o tracrRNA,1) na jehož základě se rozjela spolupráce s laboratoří Jennifer Doudnaové. A já jsem chtěl být tím člověkem, který by na straně Berkeley v rámci této spolupráce dělal experimenty. Byl jsem zkrátka ve správný čas na správném místě.

Co vás na CRISPR tak přitahovalo? Tušil jste od začátku, jak důležitý biotechnologický nástroj se vám rodí pod rukama? — Vždy mne fascinovala RNA a její role při regulaci nejrůznějších buněčných mechanismů – genové exprese, obrany před viry a podobně. No a čím déle jsme pracovali na systému CRISPR, tím bylo jasnější, že to je mechanismus, který využívá naváděcí RNA, takže tam jsou paralely k RNA interferenci a podobným mechanismům. Ale enzymy důležité pro CRISPR nemají žádnou spojitost s komponenty RNA interference. Je to mechanismus využívající naváděcí RNA, cílem však tentokrát není jiná molekula RNA, ale dvoušroubovice DNA. Koncepčně to je velice podobné, ale mechanismus v mnohém odlišný. Takže se otevírala spousta otázek, jimž bylo lákavé přijít na kloub. To byla moje hlavní motivace.

„Nikdo předtím nic podobného v přírodě nepozoroval. Věděli jsme, že jsme na stopě něčeho velkého.“

Jak probíhal výzkum, který v roce 2012 vyústil v článek v Science, jehož jste prvním autorem?2) — Nejprve jsme museli enzym Cas9 rekombinantně exprimovat v bakteriích, izolovat ho, připravit ho v aktivním stavu. Potom jsme začali zkoušet, co všechno umí. Měli jsme hypotézu, že to je endonukleáza pro štěpení DNA, která však není na cílové místo naváděna pomocnými proteiny, ale specifickou sekvencí RNA. Takže následovala řada biochemických experimentů, díky nimž jsme tuto aktivitu charakterizovali. Většina z toho byla taková biochemie staré školy – vše se dělalo elektroforézou a pomocí radioizotopového značkování.

A hypotéza se potvrdila… — Ano, první experimenty naznačily, že Cas9 je opravdu endonukleáza, která stříhá DNA v místě určeném sekvencí naváděcí molekuly RNA. To byl naprosto bezprecedentní mechanismus, nikdo předtím nic podobného nikde v přírodě nepozoroval. Věděli jsme, že jsme na stopě něčeho velkého.

Začali jste přemýšlet, jak by se systém CRISPR/Cas dal zkrotit a využít k cíleným zásahům do DNA? — V té době začínala editace genomů nabírat na obrátkách. Po nukleázách využívajících zinkové prsty přišly v letech 2010–2011 TALEN nukleázy.3) Jednodušší, modulárnější, dalo se s nimi lépe pracovat, takže se rychle rozšířily jako experimentální nástroj. A my jsme měli v ruce programovatelnou nukleázu, která by potenciálně šla využít podobně a ještě snadněji. Dalším logickým krokem proto bylo prokázat, že je to opravdu univerzálně programovatelný systém, který by mohl sloužit jako základ nové technologie pro editování genů a genomů.

Nyní vidíte 26 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Biochemie, Molekulární biologie
RUBRIKA: Rozhovor

O autorovi

Ondřej Vrtiška

Mgr. Ondřej Vrtiška (*1976) je původním vzděláním biolog se specializací na hydrobiologii (PřF UK), utekl z oborů žurnalistika a kulturní antropologie (obojí FSV UK). Od r. 2001 pracuje jako vědecký novinář, na téma „věda v médiích“ přednáší pro vědce i pro laickou veřejnost. Z úžasu nevycházející pozorovatel memetické vichřice. Občas napíná plachty, občas staví větrolam.
Vrtiška Ondřej

Doporučujeme

Sekvenační data pomáhají odhalit globální rozšíření hub

Sekvenační data pomáhají odhalit globální rozšíření hub

Petr Baldrian  |  14. 11. 2019
Pokud vezmeme v úvahu, kolik dat získaných sekvenačními metodami (tzv. high-throughput-sequencing) je v současné době k dispozici, je možné se...
Probouzení nesmrtelnosti

Probouzení nesmrtelnosti

Marek Janáč  |  11. 11. 2019
Nesmrtelnost – věčná touha a hybatelka dějin života na planetě Zemi. V biologickém slova smyslu žene k plození potomstva, ve smyslu duchovním k...
Zabití ekonomikou

Zabití ekonomikou

Lucie Kalousová  |  11. 11. 2019
„Silná ekonomika vám může zlomit srdce,“ napsal v roce 2007 americký ekonom Christopher Ruhm. [1] Narážel tím na dobře zdokumentovaný paradox...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné