Nobelovu cenu za chemii dostaly dvě vědkyně za genetické nůžky, tedy nástroj umožňující měnit geny

Královská švédská akademie věd oznámila jména laureátů Nobelovy ceny za chemii. Emmanuelle Charpentierová a Jennifer A. Doudnaová obdržely ocenění za podíl na vývoji „genetických nůžek“ CRISPR-Cas9, nástroje, který umí zkoumat a manipulovat genom.

CRISPR–Cas9
Zdroj: McGovern Institute for Brain Research, MIT

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

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 (adenin, cytosin, guanin a thymin) a jsou schopné popsat všechno důležité v genetické informaci, podobně jako počítači stačí informace uložené v podobě jedniček a nul.

Teprve od roku 2016 se vědci naučili, právě díky výzkumu obou laureátek letošní Nobelovy ceny, jak DNA měnit. Doudnaová a Charpentierová totiž vytvořily  nástroj, který to zvládne. Dostal jméno CRISPR-Cas9, často se o něm ale mluví jen jako o „CRISPRu“.  Vědkyně využily starý systém, který si před miliardami let vyvinuly na svou obranu bakterie – využívají ho proti bakteriálním virům a takzvaným plazmidům. 

„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

Dokázaly pomocí něj vystřihnout jedno „slovo“ z věty DNA, tedy jeden konkrétní gen a přenést ho jinam. A nebo dokázaly toto slovo z DNA vymazat, CRISPR tedy fungoval buď jako nůžky, nebo jako guma.

Netrvalo dlouho a teoretický objev se začal využívat v praxi: 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.

A to byl jen první z revolučních úspěchů, které CRISPR dokázal, další následovaly v řádu měsíců. Od té doby dokázali vědci využít genetické nůžky například pro:

  • Přenos zdravé DNA do DNA poškozené rakovinou u pacientů, kde už jiná léčba nezabírala.
  • Opravu vadného genu v lidském embryu.
  • Výrobu umělého genomu kvasinek, což se pokládá za začátek cesty, která vede k umělému životu.
  • Navrácení zraku laboratorní kryse, která trpěla vrozenou degenerativní vadou sítnice.

„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 taky každá laboratoř, každá nemocnice a ten potenciál je obrovský.“

Radislav Sedláček o CRISPRu

vedoucí českého centra fenogenomiky, Ústav molekulární genetiky AV ČR

Od té doby byl tento nástroj mnohokrát vylepšen; 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. A také, a to je důležité třeba pro současnou pandemii covidu-19, už jsou vědci schopní upravovat  i RNA, což je obdoba DNA, která má řadu funkcí, například odemyká informace v genetickém kódu, ale především tvoří viry.

Nobel 2019 

Loni získali Nobelovu cenu za chemii Američan narozený v Německu John Goodenough, britsko-americký vědec Stanley Whittingham a Japonec Akira Jošino za vývoj lithium-iontových baterií, které se v současné době využívají po celém světě k napájení přenosných elektronických zařízení.

Udělování Nobelových cen probíhá každoročně ve stejném pořadí, kdy se jako první o ocenění v pondělí dozvědí laureáti ceny za lékařství, o den později se oznamují jména nositelů ceny za fyziku. Po oznámení cen za chemii poté následuje ocenění za literaturu, za mír a za ekonomii.

Slavnostní předání ocenění je plánované na 10. prosince, tedy výročí úmrtí zakladatele ceny a vynálezce dynamitu Alfreda Nobela. S cenou se pojí odměna ve výši deseti milionů švédských korun (25,9 milionu Kč), což je o milion švédských korun více než dosud.