V záplavě technologických novinek se občas objeví zpráva, která má potenciál otřást základy medicíny. Přesně takovou je studie japonských vědců, kterým se pomocí genetických nůžek CRISPR-Cas9 podařilo z lidských buněk odstranit nadbytečný 21. chromozom, jenž je příčinou Downova syndromu. Tento „důkaz konceptu“ byl úspěšně proveden na laboratorně pěstovaných kmenových buňkách i na kožních fibroblastech.
Klíčem k úspěchu byla chirurgická přesnost: vědci použili takzvaný alelově specifický přístup. V buňce s trizomií se nacházejí tři kopie 21. chromozomu, cílem bylo odstranit pouze tu nadbytečnou a zachovat v buňce jednu mateřskou a jednu otcovskou kopii.
Tím zajistili nejen správnou genetickou výbavu, ale i zachování přirozené genetické rozmanitosti. K tomu ale bylo nutné nejprve detailně zmapovat genetickou výbavu a navrhnout unikátní vodicí sekvence, které povedou „molekulární nůžky“ přesně tam, kam je potřeba.
Pointou je odstranění chromozomu
Systém CRISPR-Cas9 využívá enzym Cas9, který umí rozpoznat a „přestřihnout“ DNA v přesně určeném místě. Po odstranění přebytečné genetické informace se buňky začaly chovat pozoruhodně „normálněji“. Došlo k obnově typické genové exprese, zlepšily se jejich buněčné funkce a zvýšila se celková kondice. Mimo jiné se snížila produkce škodlivých reaktivních forem kyslíku, což ukazuje na zmírnění buněčného stresu.
Grafický abstrakt shrnuje celý přístup
Zásadním zjištěním je, že metoda fungovala i v nedělících se buňkách. To je důležité, protože většina buněk v lidském těle je po dosažení zralosti v klidovém stavu. Otevírá se tak teoretická možnost zasáhnout i do buněk nervové soustavy, které jsou klíčové pro neurologické projevy Downova syndromu.
Po odstranění nadbytečného chromozomu se v buňkách zvýšila aktivita genů spojených s vývojem nervového systému a současně poklesla aktivita genů souvisejících s metabolismem – což přesně odpovídá tomu, jak trizomie ovlivňuje vývoj mozku a další tělesné funkce.
Je tu jedno zásadní „ale“
I tento velký objev má však své „ale“. Aby vědci zvýšili účinnost celého procesu, museli se uchýlit k poněkud faustovskému triku: dočasně vypnuli v buňkách geny LIG4 a POLQ zodpovědné za opravu poškozené DNA. Ač to zní jako chytrý krok, jedná se o dvousečnou zbraň. Buňka s nefunkčními opravnými mechanismy je totiž mnohem náchylnější k dalším mutacím, což dramaticky zvyšuje riziko jejího zvrhnutí v buňku nádorovou.
CRISPR
I kdybychom odhlédli od tohoto rizika, samotná technologie CRISPR stále není bezchybná. Problémem zůstávají takzvané „off-target“ efekty, kdy genetické nůžky střihnou i tam, kde nemají. Studie přiznává, že k nežádoucím zásahům na zdravých chromozomech docházelo poměrně často.
Poté, co vědci zjistili, že některé navržené vodicí sekvence (gRNA) způsobují i nežádoucí zásahy, sestavili novou, „rafinovanější“ verzi CRISPR vektoru (tzv. refined-M2-AS × 6). Tento vektor obsahoval pouze ty nejspolehlivější sekvence. To vše podtrhuje fakt, že jakékoli naděje na brzkou léčbu jsou zatím předčasné a že hlavní překážkou zůstávají bezpečnostní otázky.
Realizace v živém organismu bude výzvou
Neméně velkou výzvou je samotná technická realizace v živém organismu. Zatímco v Petriho misce lze buňky snadno upravit a vybrat ty, které přežily, v lidském těle by bylo nutné bezpečně doručit CRISPR systém do miliard relevantních buněk – například do mozku či srdce. Navíc lidský imunitní systém může na bakteriální enzymy CRISPR reagovat jako na cizorodé vetřelce, což může znehodnotit celou terapii.
Vidíme tedy fascinující, avšak velmi raný výsledek základního výzkumu. Jsme svědky milníku, který se odehrál v Petriho misce, ale je na hony vzdálený od jakékoli klinické aplikace u pacientů. I kdyby se všechny tyto technické a biologické překážky podařilo překonat, zůstává před námi ještě pole etických a společenských dilemat.
Je Downův syndrom nemoc, kterou je třeba léčit, nebo je neoddělitelnou součástí identity člověka? Kdo by měl rozhodovat o tom, zda a kdy takovou terapii použít? A jak zajistit, aby se tato terapie, bude-li jednou existovat, nestala pouze výsadou nejbohatších? Tyto otázky jsou možná ještě složitější než samotná biotechnologie a vyžadují širokou a otevřenou debatu napříč společností.