Genetika | Léky | Mozek

Genetickým vylepšením mozku proti předávkování opiáty

  • Neurologové chtějí obrnit narkomany proti předávkování drogami na bázi opiátů
  • A to vyblokováním genu ve vybraných mozkových neuronech
  • Technicky takovému genetickému vylepšení nic nebrání
Foto: Pixabay
Genetickým vylepšením mozku proti předávkování opiáty | Foto: Pixabay

Opiátová krize stojí ve stínu té koronavirové, ale zanedbatelná určitě není. Na předávkování opiáty, jako je morfin nebo oxykodon, umírají jen ve Spojených státech ročně desetitisíce lidí. Tyto léky se tradičně používají k tlumení bolesti. Pro tento účel nemá moderní medicína za opiáty stále rovnocennou náhradu. Opiáty jsou však silně návykové a ve vyšších dávkách ohrožují člověka zástavou dechu se smrtelnými následky.

Neblahé vedlejší účinky opiátů jsou důsledkem nešťastné shody okolností. Opiáty se vážou v těle na buňkách na bílkovinné molekuly, které jsou určeny pro úplně jiné účely. Zajišťují příjem signálů krátkých řetězců z aminokyselin označovaných jako endogenní opioidní peptidy. Do této kategorie patří endorfiny a enkefaliny.

Tělo si endogenní opioidní peptidy vyrábí samo a používá je k mnoha různým účelům. Kromě jiného jejich prostřednictvím tlumí bolest a zvyšuje odolnost vůči stresu. Vazebnými bílkovinami pro endogenní opioidní peptidy jsou vybaveny i nervové buňky mozku zodpovědné za regulaci dechu.

Ty se nacházejí v části mozku zvané mozkový kmen. Zatímco endogenní opioidní peptidy jsou vůči těmto neuronům celkem šetrné, opiáty, jako je morfin či heroin, na ně působí velmi silně a potlačují jejich funkce. To může skončit až úplnou zástavou dechu a následně smrtí zadušením.

Pokusy na myších prokázaly, že pokud se zvířatům nabourá gen, podle kterého si vyrábějí vazebné bílkoviny pro endogenní opioidní receptory, obrní je to proti vysokým dávkám opiátů. Neurony v mozkovém kmeni těchto myší jsou vůči opiátům „hluché a slepé“. Stejně hluché a slepé jsou však buňky těla i k endogenním opioidním peptidům, což s sebou nese řadu komplikací.

Neurobiolog Craig Stevens z Oklahoma State University představil na stránkách vědeckého časopisu Journal of Neuroscience Research zajímavou koncepci ochrany lidí závislých na opiátech před předávkováním. Navrhuje, aby jim lékaři upravili dědičnou informaci vybraných nervových buněk v mozku, zatímco všude jinde ponechají geny pro tvorbu receptorů endogenních opioidních peptidů beze změny.

Blokáda genů v mozku

Craig Stevens je přesvědčený, že technicky je taková genetická úprava vybraných neuronů mozkového kmene proveditelná. Navrhuje využít moderního nástroje genového inženýrství známého jako CRISPR-Cas9. Ten dovoluje provést cílený zásah na přesně zvoleném místě dědičné informace. Stevens navrhuje i způsob, jak dostat CRISPR-Cas9 do neuronů mozkového kmene řídících dech.

CRISPR-Cas9 je tvořen krátkým řetězcem ribonukleové kyseliny, která je zodpovědná za vyhledání přesně určeného místa v DNA buňky, a bílkovinným enzymem, který pak v tomto místě „přestřihne“ dvojitou šroubovici DNA. Buňka se pokusí vzniklou „díru“ spravit, ale obvykle se přitom dopustí omylů, kterými gen „znečitelní“. Gen je tak vyřazen z funkce a netvoří se podle něj bílkoviny.

Stevens navrhuje dopravit CRISPR-Cas9 zacílený na gen pro receptor endogenních opioidních peptidů do mozkového kmene narkomanů tak, aby se CRISPR-Cas9 dostal do neuronů regulujících dech. To může vypadat na první pohled jako sci-fi, ale Stevens je přesvědčený, že to lze zvládnout pomocí aparatury IMI (Intracranial Microinjection Instrument) vyvinuté vědci z Harvardu.

IMI dokáže zavést velmi tenkou kapiláru na předem vybrané místo v mozku a tam pak vstříkne malé množství kapaliny. Kapilára je jen dvakrát tlustší než lidský vlas a do mozku se dá pacientovi zavést přes týlní otvor v lebce. Proniká nervovou tkání bez toho, že by ji poškozovala. Zákrok je celkem bezbolestný, protože mozek není k vnímání bolesti vybaven, i když ji sám registruje z jiných částí těla. Bolestivý je tak jen průnik kapiláry kůží a tkáněmi krku.

Kontrolu nad zaváděním kapiláry do mozku drží počítač, který ovládá robotický nástroj s kapilárou. Počítač se přitom řídí „mapou“ pořízenou snímkováním mozku pacienta pomocí magnetické rezonance. Kapilára je navíc vybavena měřící elektrodou, která registruje aktivitu okolních neuronů. To dovoluje vědcům, aby zásah nasměřovali skutečně precizně.

Jakmile by CRISPR-Cas9 vyřadil v cílových neuronech geny pro receptory opioidních peptidů, začaly by vazebné bílkoviny z povrchu buněk rychle mizet. Mají poločas životnosti pouhých 45 minut a pak musí být nahrazeny nově vyrobenými bílkovinami.

Přísun těchto bílkovin by ale po vyblokování genu ustal. Neurony řídící v mozkovém kmeni dech by byly během čtyřiadvaceti hodin necitlivé nejen k endogenním opioidním peptidům, ale také k opiátům. Protože se tyto neurony v mozkovém kmeni neobnovují, byl by efekt trvalý. Lidem s takto pozměněnou DNA vybraných neuronů mozkového kmene už by nadměrná dávka opiátu nevyvolávala zástavu dechu.

Jen ve Spojených státech dosahují ekonomické ztráty spojené s úmrtími po předávkování opiáty ročně astronomické částky 430 miliard dolarů. Stevens je přesvědčený, že kdyby se podařilo zabránit jen desetině úmrtí, znamenalo by to záchranu mnoha životů a v neposlední řadě úsporu 43 miliard. V jeho stati ale není zmínka o tom, jak se asi budou chovat těžcí narkomani poté, co by jim tento zásah zajistil „nesmrtelnost“ po užití vysokých dávek opiátů.

Diskuze (23) Další článek: Týden mobilně 549: Nuda v Cupertinu a zábava na celnici

Témata článku: Zdraví, Výzkum, USA, Genetika, Léky, Mozek, Lidé, Buňky, Receptor, Peptid, Bílkovina, Předávkování, Kmen, IMI, Neurony, Harvard, Opiát, Gen


Určitě si přečtěte

Filmové pirátství asi jen tak nezmizí. Když už musíte, stahujte bezpečně v Seedru

Filmové pirátství asi jen tak nezmizí. Když už musíte, stahujte bezpečně v Seedru

** Máme HBO Go, máme Netflix... ** Ale stejně krademe filmy a seriály ** Když už musíte, stahujte torrenty bezpečně v Seedru

Jakub Čížek | 141

Epic chce rozbít monopol Play Storu a App Storu. Nastražil trik s hrou Fortnite a žaluje Google i Apple

Epic chce rozbít monopol Play Storu a App Storu. Nastražil trik s hrou Fortnite a žaluje Google i Apple

** Apple a Google odstranili z obchodů s aplikacemi hru Fortnite ** Její vývojáři nejprve přichystali parodické video ** V žalobách viní obě firmy z monopolního chování

Karel Kilián | 135

Jak sestavit rodokmen. Z informací, které jsou na internetu

Jak sestavit rodokmen. Z informací, které jsou na internetu

Podrobný návod, jak hledat ve starých matrikách informace o předcích a nemuset při tom ani vstát od počítače. Základy internetové genealogie.

Marek Lutonský | 59