Je tu CRISPR 2 – nástroj, který umí zcela měnit lidské geny. Možnosti jsou neomezené

Vědci představili nový nástroj, který podle nich může způsobit revoluci v medicíně. Dokážou pomocí něj opravovat ty nejjemnější stavební kameny lidského těla.

Vrozená slepota, cystická fibróza a desítky dalších dědičných chorob mají společnou jednu věc: způsobuje je jediný překlep v genetickém kódu. Doposud nebyly tyto choroby léčitelné, vědci neuměli tak drobné dílečky genetické skládačky zaměřit.

Je to metoda, která skutečně rozhýbala svět. A už si nepamatuju dlouho, že by nějaká taková revoluční metoda existovala. CRISPR bude během několika let používat každá laboratoř, každá nemocnice a ten potenciál je obrovský.
Radislav Sedláček
vedoucí českého centra fenogenomiky, Ústav molekulární genetiky AV ČR

Genetický kód člověka je složený z písmen, funguje to podobně jako velmi dlouhá věta. Když člověk píše dlouhou větu, snadno udělá chybu – a to stejné se přihodí i přírodě. Lidská chyba ve větě může způsobit to, že si čtenář špatně vyloží její význam; a podobně to může dopadnout i v genetickém kódu. Špatné písmeno v genetickém kódu ale způsobí nesrovnatelně větší škody, třeba vznik různě vážných poruch, dokonce i smrtelných.

Písmena v lidském genetickém kódu jsou složená v molekule DNA, ta nese genetické informace. DNA se dá představit jako dlouhá věta popisující celého člověka, jejími písmeny jsou takzvané báze – jsou jen čtyři a jsou schopné popsat všechno důležité v genetické informaci, podobně jako počítači stačí informace uložené v podobě jedniček a nul.

  • Lidskou DNA tvoří 3,2 miliardy „písmen“ genetického kódu, celková délka řetězců molekul DNA v jádru jedné jediné buňky dosahuje dvou metrů. 

Měnili jsme slova, teď už přepisujeme písmena

Vědci od roku 2016 dokázali DNA měnit, a to pomocí revolučního nástroje nazvaného CRISPR-Cas9, jemuž se říká také jen CRISPR. Nejdůležitějším převratem bylo, když 28. října 2016 v čínském městě Čcheng-tu na Sečuánské univerzitě onkolog Lu You vložil geneticky upravené buňky do těla člověka trpícího agresivní formou rakoviny.

Starší metody genetického inženýrství jsou jako počítač, který musíte přestavět kdykoli na něm chcete spustit nový software. Technologie CRISPR je naopak jako genový software. Můžeme ji snadno programovat s použitím kousků kyseliny ribonukleové.
Jennifer Doudnaová
Howard Hughes Medical Institute

Vědci tehdy dokázali vystřihnout jedno „slovo“ z věty DNA, tedy jeden konkrétní gen a přenést ho jinam. Případně dokázali toto slovo z DNA vymazat, CRISPR tedy fungoval buď jako nůžky nebo jako guma, kterou se odstraňovala slova z věty.

Už tento výzkum měl obrovský význam, přinesl (přes řadu komplikací a problémů) také mnoho fascinujících úspěchů, do té doby nepředstavitelných. Mezi ty nejzajímavější patří:

Přelom v přelomu

Na konci října 2017 vyšly dvě práce, které ukázaly další možnosti genetického nástroje CRISPR. Někteří vědci metodu pro její novost rovnou nazývají CRISPR 2, tak převratné změny přinesla.

Největším úspěchem je to, že zatímco dříve vědci uměli pracovat jen se „slovy“ v DNA, nyní se dokážou zaměřit už i na jednotlivá písmena – tedy na báze. Druhá práce ukázala, že jsou vědci schopní upravovat už i RNA, což je obdoba DNA, která má řadu funkcí, například odemyká informace v genetickém kódu. Obě práce vznikly na Broadově institutu na univerzitách MIT a Harvard.

Dvě změny najednou

První novinka vyšla v odborném časopise Nature a ukazuje, jak se jejím tvůrcům podařilo vyvinout nástroje, jimž se říká editory bází. DNA je tvořená čtyřmi písmeny - bázemi, které se jmenují adenin (A), cytosin (C), guanin (G) a thymin (T). Pokud je kterákoliv z nich na špatném místě „slova“ nebo „věty“, způsobuje to poruchy, které se projevují třeba jako nemoci.

Editory bází umožňují měnit atomovou strukturu těchto bází, čímž vědci mohou měnit jednu v druhou – dá se jimi tedy zcela detailně manipulovat. Vědci zatím umí přepsat cytosin (C) na thymin (T) a guanin (G) na adenin (A). Ukázalo se to v experimentu, kdy autoři práce takto přepsali písmena v genetickém kódu, čímž napravili chorobu, která vede k nebezpečně vysoké úrovni železa v krvi.

Profesor David Liz z Broadova institutu, který výzkum vedl, popsal, kam to celé povede: „Naplno teď pracujeme na tom, abychom převedli tuto technologii na léčebné prostředky pro medicínu.“ Současně ale přiznává, že okolo celého procesu je stále ještě mnoho otázek, kritickým tématem je jeho bezpečnost: „To, že máme nástroj, který umí takové změny provést, je jen začátek. Je stále ještě potřeba udělat spoustu další práce, ale to, že máme nástroj, v tom opravdu pomáhá.“

Druhá ze zmíněných prací vyšla pro změnu v odborném časopise Science a soustředila se na možnosti CRISPRU měnit RNA, další z molekul, které jsou pro existenci života nezbytné.
DNA je totiž sice základem genetického kódu, ale aby buňka mohla tyto genetické návody využít, musí nejprve vytvořit její RNA kopii. Zjednodušeně řečeno: buňka funguje podobně jako knihovna, kde vám nepůjčí originály vzácných knih, ale můžete se tam vzdělat z jejich kopií.

Také tento výzkum přinesl praktický výsledek: pomocí změny RNA byli vědci schopní opravit vrozenou formu anémie v lidských buňkách. Autorem této práce je Feng Zhang, také z Broadova institutu. K objevu uvedl: „Schopnost opravit mutace způsobující nemoci je hlavním cílem editace genomu. Naše nová schopnost opravovat RNA nám otevírá mnohem více možností jak léčit spousty nemocí, a to v téměř všech druzích buněk.“

Budoucnost plná překvapení

Oba experimenty proběhly na lidských buňkách, které vyrostly v laboratoři. Pro britskou televizi BBC se k úspěchu vyjádřila expertka Helen O'Neillová, která se na tomto výzkumu nijak nepodílela: „Pro genetický výzkum jde o nesmírně vzrušující týden. Obě práce zvýrazňují, jak rychlý je vývoj v tomto oboru a jak velkých úspěchů dosahujeme v oboru editace genomu – i to, jak se stále rychleji blížíme jejich využití v praktické medicíně.“

Důležité je, že celý tento výzkum se zaměřuje na tak základní stavební kameny organismů, že je využitelný nejen u člověka, ale u drtivé většiny živých organismů; mohl by se použít na vývoj odolnějších druhů obilnin, drůbeže rezistentní vůči ptačí chřipce, nebo na vývoj mnohem účinnějších biopaliv.

Podívejte se na rozhovor s Paulem Modrichem, nositelem Nobelovy ceny za chemii, který zkoumal nejdůležitější molekulu pro život na Zemi: DNA. A popsal systém, díky kterému se naše DNA opravuje sama:

Nahrávám video

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Tajemství opeřencova kalendáře: Tažní ptáci si umí „resetovat letový řád“

Ptáci dokáží svou migraci na tisícovky kilometrů vynikajícím způsobem načasovat. A když neočekávané okolnosti naruší nebo rozbijí jejich plány, jsou schopní všechno bez větších problémů dohnat. Problémem ale může být klimatická změna, upozorňují v nové studii vědci.
před 53 mminutami

Silné krvácení či bolesti v podbřišku. Jaké účinky má slzný plyn na ženské zdraví?

Vyvolání děložních bolestí, záchvaty endometriózy, výrazné krevní ztráty, narušení menstruačního cyklu… Na sociálních sítích tisíce lidí popisují potíže s reprodukčním zdravím, které přičítají masivnímu používání slzného plynu ze strany bezpečnostních složek během nedávných protestních akcí ve Francii a Belgii. Někdy již několik hodin po kontaktu s látkou hlásí ženy silné křeče, abnormální krvácení, předčasný nástup menstruace nebo naopak její úplné vynechání. Ve Francii nyní kolektiv „Lacrymo de sang“, který sdružuje zdravotníky, aktivisty a osoby se vzděláním v oblasti reprodukčního zdraví, provádí šetření s cílem shromáždit svědectví o účincích slzného plynu na menstruační cyklus. Cílem je shromáždit empirická data a následně zvýšit povědomí o menstruačním zdraví. Dosud formulář vyplnilo více než devět tisíc zájemců.
před 13 hhodinami

Brambor bude v tuzemsku letos o pětinu méně než loni, roli hraje i změna klimatu

Brambory tvoří jeden ze základů českého jídelníčku. Letos ale byla z více důvodů jejich sklizeň velmi nízká, což nejspíš povede ke zvýšení jejich ceny.
před 15 hhodinami

Černobylští psi mají geny adaptované na „konec světa“, popsala studie

Přestože krajina u černobylské jaderné elektrárny může působit jako po apokalypse, dokázaly ji osídlit psí smečky. Vědci teď popsali, jak to zvířata zvládla a jak se to projevuje v jejich genech.
před 18 hhodinami

Ropná skvrna uzavřela pláže a ohrožuje vodní zdroje v Emirátech

Ropa unikající z poškozeného tankeru v Hormuzském průlivu dosáhla pobřeží Spojených arabských emirátů (SAE). Pláže jsou do odvolání uzavřené v Šardžá, oblíbeném letovisku Rás al-Chajma i v emirátu Umm al-Kuvajn, informoval web Time Out Dubai. V zemi se od začátku října šířily zprávy o silném benzinovém zápachu linoucím se z moře, a to i v severních čtvrtích Dubaje. Únik ropy vyvolal obavy o životní prostředí.
včeraAktualizovánopřed 19 hhodinami

Metan uniká ze sibiřského permafrostu stále rychleji, varují čínští akademici

Na Sibiři se uvolňuje velké množství metanu. Pokud se bude svět dále oteplovat, bude přibývat v atmosféře i tohoto plynu. Do roku 2050 by mohl zvrátit asi pětinu snah lidstva o omezení jeho emisí.
28. 10. 2026‌‌

Reportéři ČT zkoušeli, co všechno zaznamenávají auta s čínskými technologiemi

Auta s čínskými technologiemi – i některá evropská či americká – jsou schopná natáčet a odesílat všechno, co se děje kolem i uvnitř, přímo čínským úřadům. Takové varování vydal už loni Národní úřad pro kybernetickou bezpečnost (NÚKIB). Někteří politici to bagatelizují a zákonné úpravy, které by bezpečnost posílily, stále chybí. Reportéři ČT se rozhodli vyzkoušet, co všechno auta vybavená těmito technologiemi zaznamenávají. Marek Martinovský a Jana Neumannová postavili jedno takové auto postupně před ministerstvo obrany, Úřad vlády i tajnou službu.
27. 10. 2026‌‌

Češi v Egyptě znovuobjevili velkolepé hrobky

Čeští archeologové pod vedením Miroslava Bárty z Českého egyptologického ústavu znovuobjevili zapomenuté hrobky starověkých úředníků Sabua a Ptahšepsese, kteří byli spjati s kultem boha Ptaha v Memfidě. Prozkoumali a zdokumentovali i dosud zcela neznámé části těchto staveb a jako první v moderní době objevili také pohřební komory ukryté hluboko pod zemí, oznámilo egyptské ministerstvo cestovního ruchu a památek.
27. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.