Projekt lidského genomu se rozbíhá

1989: Před několika lety se začalo s dosud největším mezinárodním projektem v historii biologického výzkumu — s mapováním a identifikací všech lidských genů. Výsledkem by měl být „popis člověka“, jenž by se v příštím století stal základem pro prevenci a léčení mnohých závažných lidských onemocnění.

Projektu bylo věnováno celé jedno sympozium na 19. biochemickém kongresu Federace evropských biochemických společností (FEBS) konaném letos v Římě. Cílem projektu je identifikovat asi 100 000 genů, které charakterizují každého lidského jedince, od barvy očí a vlasů až po náchylnost k chorobám. Veškerý genetický materiál organismu se nazývá genom. Projekt předpokládá určit místo každého genu na 23 párech lidských chromozómů a přečíst genetickou informaci celého lidského genomu (odborně: stanovit sekvenci neboli sled nukleotidů lidské DNA).

Ačkoli na identifikaci lidských genů pracuje mnoho laboratoří již několik let, podařilo se dosud identifikovat a přečíst jen několik stovek genů – a proto tedy vznikla organizace HUGO (Human Genome Mapping Organization = Organizace pro mapování lidského genomu; viz Vesmír 68, 251, 1989). Jejím úkolem je koordinovat celý projekt. Dosud je v Organizaci 220 laboratoří ze 23 států. Koordinace však asi nebude snadná a například Sydney Brenner, současný ředitel slavné Laboratoře molekulární biologie v Cambridge, nejlepší laboratoře pro sekvenaci DNA na světě (kde tyto metody byly vynalezeny), nechce ani slyšet o tom, že by někdo (jak sám říká „nějaké politbyro“) měl někomu přidělovat jednotlivé lidské chromozómy nebo úseky DNA k mapování — vědci musí mapovat a sekvenovat to, co je zajímá a co sami považují za důležité a užitečné.

Sir Walter Bodmer, viceprezident Organizace pro mapování lidského genomu a ředitel ústavu pro výzkum rakoviny v Londýně, však soudí, že nějaká koordinace bude nutná, aby se celý projekt mohl úspěšně dokončit. […]

Jestliže však bude projekt přečtení lidského genomu úspěšně dokončen, bude možné udělat každému novorozenci „profil“ jeho DNA, z něj odvodit případné budoucí poruchy a poradit, jak snížit riziko jejich projevu. Ještě důležitější však asi bude možnost nalézt způsoby léčení těchto chorob. Velmi významné jsou však bezpochyby i etické problémy spojené se znalostí genetiky každého lidského jedince. Bude například povoleno testovat náchylnost zaměstnanců k chorobám z povolání? Budou smět pojišťovny získávat informace o predispozici klientů k srdečním chorobám? […]

Václav Pačes

Vesmír 68, 665, 1989/12

2021: V roce 1989 jsem ve Vesmíru publikoval stručnou zprávu o čtení lidského genomu. Několik let předtím jsme sami dokončili první genomový projekt v Československu (a vlastně i jeden z prvních na světě). Z dnešního pohledu to byla maličkost – pouhých 20 000 „písmen“ DNA bakteriálního viru PZA. Nicméně, jak se později ukázalo, ačkoliv u nás to prošlo v podstatě bez povšimnutí, v USA to zaznamenali.

Přišel listopad 1989, politické změny se konečně prosadily i v Československu, a já jsem mohl v roce 1990 odjet na dosud nepovolovaný roční pobyt na Yaleově univerzitě. Tam za mnou přišel mně neznámý muž s pozváním na jakési vědecké setkání ve Washingtonu. Z pozvání vyplývalo, že se jedná o setkání skupiny lidí, kteří mají diskutovat o etických aspektech projektu Lidský genom. Až na místě se ukázalo, že by se snad měla vytvořit jakási Rada pro etické otázky tohoto významného projektu. A jak to v USA bývá, v takové Radě musí být zastoupeny všelijaké „menšiny“ a také nějaký neamerický exot – a to jsem zjevně měl být já, člověk zpoza donedávné železné opony. Bylo nás tam asi patnáct, snad dvacet, a jednání zahajoval slavný James Watson. Teprve tam jsem se dozvěděl, že v Americe o našem dokončeném genomovém projektu vědí, a to je snad vedlo k domněnce, že bych v takové radě mohl být použitelný. Z ustavení etické rady nakonec nic nebylo, řešili to v USA jinak, ale jednání přípravného panelu bylo zajímavé a poučné i tak. Někdy bylo i komické, například když se nějaký kriminalista z FBI zmínil o tom, že při popisu hledané osoby by se nemělo uvádět, zda je to černoch nebo běloch – a jak to tedy bude s identifikací lidí na základě jejich profilu DNA?

James Watson nás informoval, jak se mu podařilo přesvědčit politiky, aby na projekt Lidský genom uvolnili tři miliardy dolarů. Z toho tři procenta měla být věnována studiu etických a právních problémů spojených se znalostí lidského genomu, hlavně genomů jednotlivých osob. V té době se mi ještě nezdálo, že projekt bude v USA považován za jejich vlajkovou vědeckou loď, něco jako bylo přistání na Měsíci. Také se ještě nevědělo o úmyslu Craiga Ventera spustit konkurenční projekt za soukromé peníze. To bylo pro Ameriku hodně typické. Venter později líčil, jak dal na vědomí svůj úmysl přečíst celý lidský genom, a ještě ten večer mu začal zvonit telefon a američtí milionáři mu nabízeli peníze. Dostatek peněz měl pohromadě během několika týdnů. Založil firmu Celera, najal lidi a pustili se do čtení lidské dědičné informace.

Francis Collins převzal organizaci projektu za státní peníze od Jamese Watsona a trval na tom, že výsledky budou průběžně zveřejňovány. Vyšlo ale najevo, že Venterova skupina své výsledky nepublikuje, ale publikované výsledky oficiálního Collinsova projektu využívá. Venterovi to hodně pomohlo k rychlému postupu.

Současně s těmito dvěma projekty se pomaleji začalo s analýzou lidského genomu i v Evropě. Zdaleka největší podíl na evropském projektu měla Velká Británie, kde také získali nejvíc peněz z nadace Wellcome Trustu. Vedoucí tohoto projektu, John Sulston, později trochu zahořkle odhadl, že dobrá třetina projektu Craiga Ventera byla navázána na anglické výsledky.

Craigu Venterovi totiž nešlo ani tak o prestiž, kterou přináší zveřejňování výsledků vědecké práce, ale o komerční využití podrobné znalosti lidského genomu. Mezitím se však v celé vědecké komunitě diskutovalo o etických otázkách, například o možnosti patentování jednotlivých genů. Dodnes nejsou tyto otázky dořešeny, spíše naopak přibývají s tím, jak výzkum lidského genomu a lidských buněk rychle postupuje.

Když se s analýzou začínalo, novináři se mne ptávali, čí genom se to vlastně čte. Odpovídal jsem bonmotem Sydneyho Brennera, který na tuto otázku odpovídal, že se čte genom „neznámého vojína“. Ve skutečnosti se v té době nečetl genom konkrétní osoby, ale každá laboratoř četla úseky DNA nebo i celé chromozomy nějaké víceméně nahodilé osoby, nejčastěji nějakého kolegy z laboratoře. Také se mne novináři ptávali, kdy bude lidský genom přečten. Vzpomínám si, že jsem to tenkrát odhadoval na nejméně patnáct let. Zejména díky masivní podpoře projektu v USA to bylo podstatně dřív.

Během práce na dvou konkurenčních amerických projektech se vztahy Collinse a Ventera zhoršovaly a nakonec spolu prý přestali komunikovat docela. Říká se, že když se Collins dozvěděl, že na konferenci o genomu má přijet Venter, tak odjel, aby se s ním nesetkal. Oba projekty byly dokončeny současně, ale toto nepřátelství komplikovalo oznámení o přečtení lidského genomu. Američanům šlo o to, aby byli první na světě. Prezident USA Bill Clinton proto uplatnil svou autoritu a v přítomnosti obou protagonistů tento velký vědecký úspěch oznámil 26. června roku 2000 na tiskové konferenci v Bílém domě.

Trochu to uspěchali, protože přece jen ještě některé úseky lidské DNA nebyly analyzovány. Soudilo se, že jsou to úseky nevýznamné, a navíc v nich byly stále se opakující motivy, které analýzu komplikovaly. Dnes víme, že i v těchto úsecích mohou být důležité informace. Úplný lidský genom byl přečten o tři roky později. Ale i tam zbyly některé nejasnosti.

Tolik k historii. A kde jsme dnes? Technologie čtení DNA se neuvěřitelně rychle posunuly do stavu, kdy přečíst celý lidský genom je v dobře vybavené laboratoři otázkou týdne či dvou. Spustil se projekt 1000 lidských genomů (www.internationalgenome.org). V něm se už nečte DNA „neznámého vojína“, ale konkrétních lidí. Srovnávají se genomy různých etnik, národů, pohlaví. Srovnávají se i genomy lidí, pralidí a lidoopů (např. Vesmír 94, 164, 2015/3; 100, 574, 2021/9). A to přináší další etické problémy, kterými je třeba se zabývat. Nebudou tyto údaje zneužity? Každého napadne několik možných problémů…

Úzkým hrdlem současné genomiky není přečtení celých genomů, ale analýza a interpretace získané informace. Byla vyvinuta řada počítačových programů, kterými lze základní analýzu provést. Ale to nestačí a bioinformatika se v genomice stala klíčovým oborem. Byla založena evropská infrastruktura Elixír, zaměřená na bioinformatiku. Koordinuje ji Evropský bioinformatický institut (EBI) v Hinxtonu nedaleko Cambridge a Česká republika se na ní podílí.

Moji spolupracovníci mi k sedmdesátinám darovali přečtený můj vlastní genom. Pokud mám čas, tak se svou dědičnou informací prohrabávám, ale nic zajímavého jsem tam dosud nenašel. Žádné dispozice k chorobám, ale ani k nějakému talentu, natož ke genialitě, jsem v něm nenalezl. A není divu. Bude ještě třeba mnoho práce k podrobnější analýze funkce jednotlivých genů a k významu mutací v genech. Možná že někdo za dalších třicet let zreviduje tento můj příspěvek, jako jsem já navázal na svůj příspěvek z roku 1989. Jsem si jist, že obsah bude už o něčem jiném – o skutečném využití podrobné znalosti genomu každého jednotlivce.

Václav Pačes