Nobelova cena za chemii 2020  
Jenifer Doudna a Emmanuelle Charpentier dostaly prestižní vědecké ocenění za to, že v roce 2012 rozpoutaly genetickou revoluci.
Jenifer Doudna. Kredit: Duncan.Hull , Wikipedia, CC BY-SA 4.0
Jenifer Doudna. Kredit: Duncan.Hull , Wikipedia, CC BY-SA 4.0

„Nejdřív bude rozhodnut patentový spor mezi MIT a UC Berkeley a pak dostane vlastník patentu navrch i nobelovku. Bylo by trapné, kdyby nobelovský výbor připsal hlavní zásluhy někomu, o kom později patentový úřad prohlásí, že hrál druhé housle.“

 

Jestliže staří Řekové doporučovali nepřísahat na slova učitelova, pak jsem s odstupem pár tisíciletí potvrdil, že měli pravdu. Sekl jsem se. V patentovém sporu o molekulárně genetickou metodu CRISPR-Cas9 zatím vede „na body“ tým z Massachusetts Institute of Technology. Nobelovu cenu ale dostává tým z University of California v Berkeley. V Kalifornii už je jen jeho „půlka“ zosobněná americkou biochemičkou Jenifer Doudna1. Její francouzská kolegyně Emmanuelle Charpentier je dneska v Německu. Děvčata se prý nerozešla v dobrém, ale ve Stockholmu si zcela jistě do drdolů nevjedou. Ostatně v roce 2015 už spolu přebíraly prestižní (a tučněji dotovanou) cenu Breakthrough in Biology.

 

Pro Doudnu a Charpentier platí, že skutečně nastartovaly revoluci. Nejen genetickou nebo vědeckou. Ale skutečnou, celospolečenskou. Otevřely lidstvu cestu k cíleným, přesným a spolehlivým zásahům do dědičné informace. Do DNA nejrůznějších organismů člověk zasahoval už dlouhá desetiletí. Jenže to byla „střelba na slepo“. Nevěděli jsme, co v dědičné informaci vlastně provádíme a spoléhali jsme na šťastnou náhodu. Často nám to klaplo. Díky tomu máme řadu nových zemědělských plodin, máme i nové léky, k jakým bychom se jinak těžko dostávali. S určitou porcí štěstí jsme byli s to dokonce napravit vrozené genetické defekty lidí s těžkým dědičným postižením a provádět něco, čemu říkáme genová terapie. Ale bylo to všechno zoufale neohrabané, zdlouhavé, drahé a někdy i trochu nebezpečné. V roce 2000 například vyléčil francouzský lékař Alain Fisher genovou terapií tucet tzv. bublinových dětí z těžkého dědičného defektu imunitního systému. Tři pacienti dostali záhy leukémii a jeden na ni zemřel. Jen proto, že Fisher neuměl zacílit opravu genu na to správné místo a u tří nemocných proběhla korekce stylem „tanec slona v porcelánu“.

 

Jestliže se Fisher a spol. podobali střelci mířícímu potmě brokovnicí na stodolu, pak Doudna a Charpentier nám umožnily, abychom se stali genetickým Vilémem Tellem. Od mikrobů okoukaly zvláštní molekulární nástroj, kterým se bakterie a archea brání virům. Když mikrob ataku viru nepodlehne, rozporcuje si jeho dědičnou informaci a uloží si ji do své vlastní DNA jako do archivu. Když pak na mikroba zaútočí podobný virus, bakterie jen sáhne do svého genetického archivu a vyrobí si podle uskladněných virových „trofejí“ úseky ribonukleové kyseliny (RNA). Tyto „naváděcí“ RNA dokonale dosednou na příslušné úseky virové dědičné informace. Dovlečou tam s sebou velkou bílkovinou molekulu enzymu, který umí dvojitou šroubovici DNA přestřihnout na dva kusy. Mikrob tak rozstříhá dědičnou informaci viru na kousky a zlikviduje ji. A v zápase s virem vyhrál.

 

Doudna a Charpentier si uvědomily, že mikrobi nabízejí dokonalý nástroj pro genové inženýrství. Stačí syntetizovat krátký řetězec RNA tak, aby dosedl na přesně vybrané místo dědičné informace organismu, kterému chceme změnit DNA. Krátká RNA funguje jako „čmuchací pes“ – vyhledá příslušný cíl v dědičné informaci tvořené třeba několika miliardami písmen genetického kódu. A když přidáme příslušnou molekulu „stříhacího“ enzymu, tak v tomto místě dědičné informace vznikne „díra“. Buňky nemají „děravou“ DNA zrovna v oblibě a začnou ji spravovat. Zaflikují „díru“, jak se dá a často neuvedou poškozený úsek do původního stavu. Pokud se díra vyskytla uvnitř genu, pak je tenhle gen „knockoutován“ a nefunguje. V dědičné informaci tedy můžemr udělat něco podobného, jako když připsaní textu na počítači zadáme příkaz „Najít“ a zadáme příslušné slovní spojení nebo větu. I kdybychom měli rozsáhlý text, je dost pravděpodobné, že daná věta nebo slovní spojení se tam bude vyskytovat jen jednou. Když následně stiskneme klávesu „Delete“, vyhledaná část textu se vymaže.

 

Emmanuelle Charpentier.  Kredit: Carries mum, Wikipedia, CC BY-SA 4.0
Emmanuelle Charpentier. Kredit: Carries mum, Wikipedia, CC BY-SA 4.0

Druhý trik je ještě zajímavější. Do buňky vpravíme „vyhledávací“ RNA s připojenými molekulárními nůžkami. Stane se totéž, co v prvním případě. V nalezeném místě se vytvoří „díra“ a spustí se oprava poškozeného místa. Pokud ale dodáme ještě připravený úsek nové DNA, je docela slušná šance, že si ho buňka zapraví do poškozeného místa jako „záplatu“. Provádíme tu podobnou akci, jako když při psaní textu zadáme příkaz „Najdi“ a pak zadáme příkaz „Vložit“. Pomocí této techniky se dá napodobit i operace, kterou zajistíme příkazem „Nahradit“. Pak jsme s to vyhledat v dědičné informaci přesně vybrané místo a původní úsek DNA vyměnit za jiný.

 

Technika označovaná jako CRISPR-Cas9 tak dovoluje vyblokovat geny, vkládat geny nebo zaměňovat různé varianty DNA. Kde že jsou loňské sněhy a střelba potmě na stodolu! Cílený zásah do DNA je rychlý, poměrně přesný a spolehlivý a v neposlední řadě laciný. Dřívější techniky pro cílené zásahy byly podstatně nedokonalejší a o několik řádů dražší. Dědičnou informaci pomocí CRISPR-Cas9 cíleně upravují studenti ve svých diplomových pracích. Když vysokoškolský učitel senior dostane od studentů dotaz: „A jak jste to dělali v dobách, kdy nebyl CRISPR-Cas9?“, má co dělat, aby mu do oka nehrkla slza. Technika stará pouhých osm let je dnes takovou samozřejmostí, že si mladí aspiranti genetických věd bez ní už nedokážou svoji práci představit.

 

Doudna a Charpentier „stály na ramenou obrů“. Navázaly na výzkumy jiných vědců, kteří léta studovali imunitní systém mikrobů využívající „stříhání“ dědičné informace. Také nevyvinuly systém CRISPR-CAS9 samy. Spolu s nimi pracovali na odstartování revoluce další vynikající vědci. Můžeme tu dokonce vysledovat „českou stopu“. Na dvou významných publikacích zveřejněných v časopise Science v roce 2012 a 2014 figuruje na prvním místě mezi autory český vědec Martin Jínek.

 

 

CRISPR-Cas9 a jeho nesčetné obdoby a varianty dovolují zásahy do dědičné informace pro nejrůznější účely. Řada z nich se rodí v laboratořích a slibuje zajímavé a lákavé věci. Cílený zásah do dědičné informace může například zkrotit zhoubný nádor. Můžeme tak upravit kvasinky, aby vyráběly látky, jaké jsme doposud složitě získávali z rostlin a vyráběli jsme z nich následně životně důležité léky. Při genové terapii už nehrozí, že se lékaři strefí, kam neměli, a pacient se dočká nepříjemných komplikací. Když se vědci snažili získat úpravami dědičné informace prasata, jejichž orgány by posloužily smrtelně nemocným lidem jako náhrada za lidský orgán k transplantaci, museli „odpískat“ i velmi nadějně se rozjíždějící projekty. Systémem „střelba do tmy“ postupovali zoufale pomalu a zoufale draho. S pomocí CRISPR-Cas9 se zdají tzv. xenotransplantace na dosah ruky. Paviáni přežijí se srdcem, plícemi či ledvinami takto geneticky upraveného prasete dlouhé měsíce.

 

 

Jennifer Doudna je přesvědčena, že její „dítko“ odvede největší kus práce v zemědělství. S pomocí CRISPR-Cas9 získáme nové plodiny a nová hospodářská zvířata. Vyšší výnosy dovolí sklízet větší úrodu ze stejně velké nebo dokonce menší plochy. Pokud budeme chtít uživit rostoucí lidstvo, nebudeme muset vypalovat pralesy, měnit savany na pastviny. Zemědělská produkce bude představovat menší zátěž pro životní prostředí, bude spojena s menší produkcí skleníkových plynů.

 

Ve hře je samozřejmě nejen léčba člověka, ale také jeho genetické vylepšení. Na sklonku roku 2018 čínští vědci pod vedením Jiankui He oznámili, že se narodila dvojčata, kterým pomocí CRISPR-Cas9 upravili dědičnou informaci v naději, že děti budou po zbytek života odolné k HIV a budou uměle vzniklou vlohu pro tuto rezistenci předávat svým potomkům. Mezi těmi, kdo je jako první velmi ostře odsoudil byla „máti“ CRISPR-Cas9 Jennifer Doudna.

 

A jak je to s výše zmíněnými patenty? Doudna a Charpentier podaly patent na princip CRISPR-Cas9, který demonstrovaly na bakteriích. Tým z MIT podal patent na CRISPR-Cas9 pro eukaryotické organismy. Je jasné, že hlavní uplatnění najde CRISPR-Cas9 při zásazích do dědičné informace rostlin a živočichů včetně léčby člověka. Patentový úřad USA se zatím kloní k názoru, že Doudna a Charpentier mají patent jen na bakterie a tým MIT na „zbytek“. Berkeley se brání u soudu. Argument university v Berkeley, že použití CRISPR-Cas9 pro eukaryota je jen modifikací základního postupu, který si jako první nechaly patentovat Doudna a Charpentier, soud zatím odmítá akceptovat.

 


Čeština sice dovoluje dámám používat nepřechýlené příjmení (např. Anna Vopička místo dříve obvyklého Anna Vopičková), ale u cizích ženských jmen celkem umanutě trvá na přechylování. Měl bych tedy psát Jennifer Doudnová. Ale vypadá to divně. Takže se omlouvám všem „brusičům jazyka českého“ a nepřechyluji. Emmanuelle Charpentierová už vyhlíží o poznání lépe. Ale zase mi přijde trapné Doudna nepřechýlit a Charpentier přechýlit. Takže jednotně a mluvnicky špatně – Doudna a Charpentier.


 

První reakce nobelistek poté, co padl verdikt o ocenění jejich objevu:




Datum: 07.10.2020
Tisk článku

Paralelní světy - Kaku Michio
 
 
cena původní: 499 Kč
cena: 419 Kč
Paralelní světy
Kaku Michio

Diskuze:

A zneužití?

jaroslav mácha,2020-10-11 22:47:25

Tahle technologie se přímo nabízí k vytvoření rezistentních bakterií nebo jiných parazitů.

Odpovědět

Hezky

Bořek Renoch,2020-10-08 11:55:56

Hezky daný do souvislostí. Děkuji. Jak už to je s léčebnou praxí objevu?

Odpovědět


Re: Hezky

Miroslav Stuchlík,2020-10-08 22:14:51

jak od Shakespeara: Mnoho povyku pro nic.
Aspoň u DMD.

Odpovědět


Re: Re: Hezky

Jaroslav Petr,2020-10-09 07:54:55

Neřekl bych, že se v genových terapúiích dědičných onemocnění nic neděje. Dokonce i na poli léčby Duchenneovy svalové dystrofie (DMD) se rýsují zajímavé možnosti. Viz např. článek z února letošního roku s Science https://advances.sciencemag.org/content/6/8/eaay6812

U metody, kde od objevení principu uteklo osm let, není možné čekat zavedené a schválené terapie. To j prostě nereálné kvůli potřebě klinických testů. A ty zaberou čas. Třeba i proto, že např. u DMD je třeba po zásahu u malých kluků počkat pár let, jak se bude vyvíjet jejich zdravotní stav.

Odpovědět


Re: Hezky

Jaroslav Petr,2020-10-09 07:53:49

Nový nástroj genového inženýrství, za nějž byla udělena Nobelova cena za chemii za rok 2020, lze nasadit k léčbě lidí na mnoha frontách.

Řadu léků pro nás vyrábějí geneticky modifikované organismy, obvykle bakterie nebo kvasinky, popřípadě kultivované savčí buňky. Ale výjimkou nejsou ani kozy nebo nejrůznější rostliny. Do jejich DNA se vnese lidský gen pro léčebnou bílkovinu a buňky ji pro nás vyrobí. Tohle už běží a CRISPR se pro tyto účely používá. Jen chvíli trvá, než se léky otestují a schválí.

Pro testy léků se dají využít zvířata s upravenou dědičnou informací. Ta lze také nejsnáze pořídit pomocí CRISPR. Třeba hoši z AVČR v Liběchově takhle připravili prasata trpící tzv. Huntingtonovou chorobou. Na těch se teď testují různé léčebné postupy.

Dá se léčit i geneticky upravenými buňkami pacienta. Příkladem je CAR-T terapie, kdy se odeberou pacientovi s leukémií jeho bílé krvinky (T-lymfocyty) a vnese do nich gen pro bílkovinu, která zajistí vazbu T-lymfocytu na leukemickou bílou krvinku. Tím je zajištěna likvidace leukemických buněk. I tady se dá CRISPR s úspěchem nasadit a léčba CAR-T terapií taky běží. Je ale určena jen vybraným pacientům s určitými typy leukémie, u kterých selhala tradiční léčba. Každému pacientovi se vyrábějí léčebné T-lymfocyty „na míru“ a je to tedy docela drahé. Něco kolem 400 000 US dolarů za jednu léčbu.

Další léčba využívající CRISPR je ve stádiu klinických zkoušek různého stupně. Jde o likvidaci nádorů tím, že se do nich vnese gen, který zvýší citlivost nádoru na léky. Jindy zase CRISPR „nabourá“ gen zodpovědný za nekontrolované bujení. Zkouší se i léčba dědičných chorob přímo v tele pacienta. Testuje se možnost pomocí CRISPR „vymazat“ bakteriím geny pro rezistenci a pak je zlikvidovat běžnými antibiotiky.

Genové terapie dědičných onemocnění jsou buď ve stádiu preklinických testů§ na modelových zvířatech, nebo ve fázi klinických zkoušek na pacientech.

Je toho hodně, těžko si v tom udržet přehled. Zvláště když se hodně vývoje v medicíně na tomto poli odehrává v Číně.

Odpovědět

Výborný článek

Pavel Trávník,2020-10-08 08:45:05

Prof. Petr napsal výborný článek. Jen pár poznámek: bylo by asi lépe, kdyby takovéto nové metody naprosto převratného významu nebyly patentovány, ale dány k dispozici všem, kdo je chtějí využívat. Současný patentový spor navíc ukazuje, že rozhodování o původnosti patentu není vůbec jednoduché. Další poznámka se týká praktického využití. O významu ve vědě a technice není sporu (podle mého názoru), při použití přímou aplikací na člověka nebo lidské zárodečné buňky vzniká řada technických i etických problémů. Nicméně do budoucna jem optimista, myslím, že je to jen otázka dalšího zdokonalení metody.

Odpovědět


Re: Výborný článek

Jaroslav Petr,2020-10-08 13:40:10

Nový nástroj genového inženýrství, za nějž byla udělena Nobelova cena za chemii za rok 2020, lze nasadit k léčbě lidí na mnoha frontách.

Řadu léků pro nás vyrábějí geneticky modifikované organismy, obvykle bakterie nebo kvasinky, popřípadě kultivované savčí buňky. Ale výjimkou nejsou ani kozy nebo nejrůznější rostliny. Do jejich DNA se vnese lidský gen pro léčebnou bílkovinu a buňky ji pro nás vyrobí. Tohle už běží a CRISPR se pro tyto účely používá. Jen chvíli trvá, než se léky otestují a schválí.

Pro testy léků se dají využít zvířata s upravenou dědičnou informací. Ta lze také nejsnáze pořídit pomocí CRISPR. Třeba hoši z AVČR v Liběchově takhle připravili prasata trpící tzv. Huntigntonovou chorobou. Na těch se teď testují různé léčebné postupy.

Dá se léčit i geneticky upravenými buňkami pacienta. Příkladem je CAR-T terapie, kdy se odeberou pacientovi s leukémií jeho bílé krvinky (T-lymfocyty) a vnese do nich gen pro bílkovinu, která zajistí vazbu T-lymfocytu na leukemickou bílou krvinku. Tím je zajištěna likvidace leukemických buněk. I tady se dá CRISPR s úspěchem nasadit a léčba CAR-T terapií taky běží.

Je ale určena jen vybraným pacientům s určitými typy leukémie, u kterých selhala tradiční léčba. Každému pacientovi se vyrábějí léčebné T-lymfocyty „na míru“ a je to tedy docela drahé. Něco kolem 400 000 US dolarů za jednu léčbu.

Další léčba využívající CRISPR je ve stádiu klinických zkoušek různého stupně. Jde o likvidaci nádorů tím, že se do nich vnese gen, který zvýší citlivost nádoru na léky. Jindy zase CRISPR „nabourá“ gen zodpovědný za nekontrolované bujení.

Zkouší se i léčba dědičných chorob přímo v tele pacienta. Testuje se možnost pomocí CRISPR „vymazat“ bakteriím geny pro rezistenci a pak je zlikvidovat běžnými antibiotiky.

Je toho hodně, těžko si v tom udržet přehled. Zvláště když se hodně vývoje v medicíně na tomto poli odehrává v Číně.

Odpovědět


Re: Re: Výborný článek

Vít Výmola,2020-10-08 15:45:11

Jak se to konkrétně dělá s těmi nádory? Genová úprava se snad nedá provést u všech nádorových buňek. Jak takový zásah pak může zahubit nádor?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace