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

Čeští vědci při zatmění Slunce odhalili koronální díru. Může ovlivňovat magnetické pole Země

Nové obrazy sluneční koróny pořízené během letošního srpnového zatmění Slunce odhalily koronální díru, která může prostřednictvím rychlého slunečního větru ovlivnit magnetické pole Země, ale také vírové struktury přezdívané „smoke rings“.
před 10 hhodinami

Hitler nemá alibi na dobu smrti své neteře, tvrdí historik

Nové dokumenty nalezené v mnichovských archivech zpochybňují alibi Adolfa Hitlera na dobu smrti jeho neteře Geli Raubalové. Podle časopisu Der Spiegel našel badatel Harald Sandner úmrtní záznam, podle kterého se tělo Raubalové v Hitlerově bytě našlo už 18. září 1931. Podle dosavadních úředních záznamů to bylo až o den později, kdy byl pozdější nacistický diktátor už na cestě z Mnichova do Norimberku.
před 11 hhodinami

El Niňo může do února přispět k úmrtí více než 450 tisíc lidí, varují vědci

Letošní silný klimatický jev El Niňo může do února příštího roku přispět k úmrtí více než 450 tisíc lidí v důsledku veder, odhadují klimatologové. Vyplývá to ze závěrů studie vědců z Climate Impact Lab a několika univerzit, uvedl list The Guardian.
před 13 hhodinami

NASA objevila „ohnivou amébu“. Žije v teplotách, které by přežít neměla

Až doposud vědci předpokládali, že složitější organismy nejsou schopné přežívat a rozmnožovat se při teplotách nad 60 stupňů Celsia, protože to nezvládnou jejich buňky. Překvapivý objev z Kalifornie ale naznačuje, že to možné je.
před 13 hhodinami

V Brně testují lepidlo na zlomeniny. Inspiroval ho sliz mušlí

S léčbou tříštivých zlomenin by v budoucnu mohlo pomoci kostní lepidlo, které v současné době testují vědci z výzkumného centra CEITEC Vysokého učení technického v Brně. Jednotlivé úlomky kosti se pomocí něj dají přilepit na své místo, poté se lepidlo postupně samo vstřebá a rozloží na látky, které se v těle běžně vyskytují. Lékaři navíc mohou do lepidla přidat také antibakteriální a hojivé látky.
před 15 hhodinami

AI agent pronikl na australský vládní portál

Australský premiér Anthony Albanese oznámil, že agent umělé inteligence (AI) vyvinutý americkou společností OpenAI v červnu pronikl na australský vládní portál se zdravotními údaji. Získal neoprávněný přístup k veřejným i neveřejným souborům, informovala o tom agentura Reuters. Jedná se pravděpodobně o první známý případ, kdy agent AI hacknul vládní webovou stránku.
před 17 hhodinami

Vědci popsali kleptoparazitismus u delfína Bublinky

Mořští biologové narazili na chování delfínů, které doposud neznali. Zjistili, že jeden sledovaný kytovec spoří energii tím, že neloví ryby, ale získává od nich jen obsah jejich žaludků. Jde o první dobře zdokumentovaný případ kleptoparazitismu neboli krádeží potravy u kytovců.
před 17 hhodinami

V atmosféře Venuše by mohly žít české houby, naznačuje mezinárodní studie

Pokud by na Venuši existoval život, mohlo by se jednat o houby podobné těm, které se vyskytují v České republice. Naznačuje to nová studie, jejíž autoři zkoumali organismy schopné žít v kyselině sírové.
23. 9. 2026‌‌

Evropský pohled

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