Nobelova cena za chemii pro genetické nůžky: Objev, který změní naši budoucnost?

Kde se vzaly genetické nůžky? V bakteriích

CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) je zjednodušeně řečeno imunitní systém sloužící k ochraně prokaryotických organismů (bakterií a archeí) před virovou infekcí bakteriofágy. Repetitivní genové sekvence systému CRISPR slouží jako templát, který umožňuje mikrobům rozpoznat přesnou sekvenci genomu virových nájezdníků a zacílit na tuto sekvenci speciální enzymy (Cas − CRISPR-associated proteins), které ji poté rozstříhají na kousky.

Emmanuelle Charpentierová objevila v roce 2011 další klíčovou komponentu − molekulu RNA, která se účastní procesu rozpoznávání fágových sekvencí. Krátce nato navázala spolupráci s Jennifer Doudnovou a jejich laboratořím se podařilo nejen zreprodukovat bakteriální proces ve zkumavce, ale hlavně ukázat, že systém je reprogramovatelný a umožňuje „rozstřihnout“ jakoukoliv molekulu DNA na předem určeném místě. A na rozstřižené DNA je následně možno provádět další úpravy.

Možnosti využití

Během krátké chvíle bylo jasné, že nová technika cílené editace DNA přináší nepřeberné možnosti využití. Začala se využívat pro zavedení genových modifikací do rostlin pro zvýšení odolnosti vůči škůdcům či suchu. Řada modelových organismů základního výzkumu byla taktéž upravena pomocí této techniky.

Nejvyšší metou je samozřejmě využití pro genovou terapii v humánní medicíně. V současnosti běží klinické studie zkoumající využití technologie CRISPR-Cas pro léčbu nádorových onemocnění, srpkovité anémie, dědičné slepoty nebo infekce HIV.

Dobrý sluha, ale zlý pán?

Možnost relativně snadné a dobře cílené editace genomu s sebou nese také řadu etických dilemat a kontroverzí. V listopadu 2018 oznámil čínský biofyzik Che Ťien-kchuej narození dvojčat z embryí, která on a jeho spolupracovníci modifikovali pomocí systému CRISPR-Cas9. Jeho cílem bylo vyřadit v jejich organismu dráhu umožňující HIV vstupovat do buněk, aby se děti nemohly tímto virem nakazit. Není známo, zda se modifikace opravdu podařila, a kontroverzní výzkum nebyl publikován v odborném časopise.

Che Ťien-kchuej byl odsouzen na 3 roky do vězení a mezi odbornou veřejností se rozpoutala debata o etice využití techniky CRISPR-Cas9 pro úpravu lidského genomu. Světová zdravotnická organizace (WHO) v reakci na tuto událost založila expertní panel pro editaci lidského genomu, který připravuje doporučený postup pro mezinárodní dohled nad touto problematikou.

Genetické nůžky – nástroj pro přepsání kódu života

Jak uzavírá nobelovská komise ve svém shrnutí: „Jedno je jisté − genetické nůžky ovlivní nás všechny. Musíme se vypořádat s novými etickými problémy, ale je dost dobře možné, že tento nový nástroj přispěje k vyřešení mnohých problémů, kterým lidstvo nyní čelí.“

(este)

Zdroje:
1. The Royal Swedish Academy of Sciences. The Nobel Prize in Chemistry 2020. Tisková zpráva. Nobelprize.org, 2020 Oct 7. Dostupné na: www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/press-release
2. Ledford H., Callaway E. Pioneers of revolutionary CRISPR gene editing win chemistry Nobel. Nature 2020 Oct 7, doi: 10.1038/d41586-020-02765-9.
3. The Royal Swedish Academy of Sciences. The Nobel Prize in Chemistry 2020. Genetic scissors: a tool for rewriting the code of life. Popular science background. Nobelprize.org, 2020 Oct. Dostupné na: www.nobelprize.org/uploads/2020/10/popular-chemistryprize2020.pdf
4. Cyranoski D. The CRISPR-baby scandal: what’s next for human gene-editing. Nature 2019; 566: 440−442, doi: 1038/d41586-019-00673-1.
5. World Health Organisation. Global health ethics – Human genome editing. WHO, 2018 Dec 14. Dostupné na: www.who.int/ethics/topics/human-genome-editing