Turistika za editáciou genómov? Raz pravdepodobne vypukne, hovorí Helena Fulková

Ako jedna z mála na svete naklonovala myš. Nedávno sa jej podarilo geneticky upraviť škrečka a vyskúmať vďaka nemu možné príčiny neplodnosti. Editácia genómov u zvierat je podľa Heleny Fulkovej z Ústavu Experimentálnej medicíny AV ČR opodstatniteľná.

22.01.2022 06:00
2022-01-07 Helena-Fulkova.jpg 1987258066 Foto:
debata (1)

U ľudí sa ale spája s množstvom etických problémov, podobne ako klonovanie. „Je nepravdepodobné, že by ku klonovaniu ľudí vôbec došlo,“ tvrdí v rozhovore v časopise A/Veda a výskum.

Úspechy s klonovaním a genetickými modifikáciami vás vyniesli medzi elitnú svetovú skupinu vedcov. Je k vašej práci – popri nutných vedomostiach a nadobudnutých skúsenostiach – potrebný aj nejaký špecifický talent?

Určite. Ide najmä o koordináciu počas mikromanipulácii, keď pracujem na veľmi malom priestore, ale musím mať v pohybe celé telo. V jednej chvíli šliapem na pedál, nohou prepínam a spúšťam pulzy. Rukami ovládam manipulátory a injektory, a ešte sa musím pozerať, čo robím.

Ako dlho v takej pozícii vydržíte?

Asi tak dve hodiny. Viac sa väčšinou sústrediť nevydržím. Veľmi ma baví a je pre mňa upokojujúce, keď sa dostanem do flow stavu a vytesním všetko ostatné. Okrem schopnosti koordinácie a sústredenia je ale pri mojej práci dôležitá tvrdohlavosť. Je potrebné nevzdávať sa, keď to jednoducho nejde.

Tvrdohlavosť sa vám pravdepodobne bude ešte hodiť. Aktuálne chcete otvoriť nový smer bádania výskumu buniek. Čo vás k tomu vedie?

Mojou motiváciou je pochopiť, ako bunky fungujú. Preto sa teraz chcem zamerať na princípy, ktoré stoja za fungovaním ľudského tela. Už ma nebaví rozoberať systém na jednotlivé gény, pretože bunky sú predsa komplexné, rovnako ako život. Sú flexibilné, je to dynamický systém. Aj keď niečo objavíte, aj tak viete, že za iných podmienok by to mohlo byť inak. Bunky alebo embryá si vždy nájdu cestu vedľa. Príkladom sú napríklad rakovinové bunky. V živom systéme nie je nič stopercentné.

Kedy a prečo vás prestal baviť klasický prístup?

Počas mojej kariéry sa už niekoľkokrát stalo, že vedci prišli s niečím úžasným. Lenže neskôr sa ukázalo, že zase o takýto hit nešlo. Napríklad keď sa podarilo sekvenovať ľudský genóm. Všetci hovorili: Už vieme, ako všetko funguje, nájdeme všetky mutácie, všetko vyliečime. Budúcnosť bola ružová. Lenže sa nenaplnila. Potom nastúpili technológie profilovania génovej expresie. A zase všetci hovorili: Zistíme úplne presne, čo bunky exprimujú za gény, aké majú proteíny. A zase sa to úplne nestalo. Rozhodne sa nechcem dotknúť výskumov mojich kolegov, ale podľa môjho názoru jednotlivé gény povedia o fungovaní celku strašne málo.

Trendom vo vede je interdisciplinárna spolupráca. Plánujete prizvať na výskum vedcov z iného odboru?

Áno, snažím sa dať dokopy s biofyzikami, aby sme sa mohli pozrieť na všeobecnejšie javy. Zatiaľ hľadáme spoločnú reč. A to vôbec nie je jednoduché. Vlastne je veľmi ťažké zbaviť sa toho, čo ma doteraz v škole aj skúsenejší kolegovia naučili.

Alternatívnou cestou ste sa vydali aj pri výskume úlohy enzýmu acrosínu pri oplodnení. Prečo ste si vybrali nezvyčajný výskumný model škrečka?

Úloha acrosínu pri prieniku spermie do vajíčka bola dlho otázkou. Ukázalo sa, že u myší práve nehrá žiadnu úlohu. Tie sú síce stále experimentálnym modelom číslo jeden, ale v tomto prípade bolo potrebné siahnuť po alternatíve. A tou bol škrečok, mimochodom v histórii bol veľmi využívaným modelom. Postupne ale všetci prešli na myš a škrečok upadol do zabudnutia. Väčšina ľudí, ktorí s ním pracovali, už sú na dôchodku, mimo vedeckého sveta. Dnes síce tak trochu zažíva comeback, ale ľudí, ktorí s ním pracujú, nie je veľa.

Pre výskum ste stvorili geneticky modifikovaného škrečka. U myší je zásah do DNA vďaka technike CRISPR-Cas9 (zjednodušene CRISPR), ktorá vie editovať v dedičnej informácii, dnes už relatívne jednoduchý. Ako to šlo s škrečkom?

Cesta k nemu bola veľmi komplikovaná, bolestivá a trvala strašne dlho. Na odstraňovanie alebo pridávanie génov som využívala rovnakú techniku ​​CRISPR ako pri myšiach. Musela som ju ale preniesť na škrečka, čo vôbec nie je jednoduché. Trvalo rok, kým sme sa s kolegami dopracovali k výsledku. Skúšali sme všetko možné a až na samom konci sme našli jednoznačnú príčinu, prečo to nefungovalo. A bohužiaľ sa ukázalo, že za to mohla aj ľudská chyba bývalého kolegu, ktorý pripravoval design modelu. Pri podobných výskumoch nikto nečaká, že sa všetko podarí hneď, ale toto bola už pomerne frustrácia.

Ak sa potvrdí mutácia acrosínu aj u ľudí, môže byť táto informácia pre neplodné pary nádejná? Dá sa očakávať, že sa výsledky výskumu premietnu do humánnej medicíny?

Ide o základný výskum a urobiť krok do humánnej medicíny je náročné. Dokážem si ale predstaviť, že by naše výsledky mohli pomôcť v prípade asistovanej reprodukcie. Mohli by byť indikáciou, ktorým smerom sa pustiť. Pokiaľ by sa u muža zistila mutácia, vedeli by sme, že nie je vhodné pokúšať sa o in vitro oplodnenie, ale že bude lepšie zvoliť metódu intracytoplaz­matickej injekcie spermie – teda rovno napichnúť spermiu do vajíčka, a tým obísť jeho glykoproteínový ochranný obal. Acrosín pomáha spermii sa cez tento obal dostať. Je to ale aj otázka personalizovanej medicíny. Terapie by sa mali robiť na mieru jednotlivým pacientom. Vo svete už existujú centrá, kde s pármi pracujú individuálne a snažia sa nájsť optimálnu cestu. Toto bohužiaľ štandard nie je.

Nerieši sa teda príčina neplodnosti?

Vo väčšine prípadov ide skôr o výrobu detí podľa štandardnej schémy. Ženám sa nasadí hormonálna stimulácia a ono to buď klapne, alebo nie. Pokiaľ viem, u veľkej časti párov sa vyhlási, že príčina je neznáma. Dôvody sa neriešia, rovnako ako otázka vhodnosti metódy.

Geneticky modifikované zvieratá sú dnes bežné. Ako sa ale pozeráte na editáciu genómu u ľudí?

U zvierat je to brnkačka, u nich vieme, že všetko funguje. U ľudí reprodukčné technológie tiež máme, napokon robíme deti zo skúmavky, ale problematická je etická otázka. Opodstatnenie by mal zásah len v prípade, ak existuje nejaké zdravotné riziko. Rozumiem tomu, že chceme deti vybaviť do života zdravé. V Európe ale zásahy do genómov u ľudí nie sú povolené. Výnimku majú myslím len Fínsko a Anglicko. Ale len na výskumné účely a obmedzený čas počas embryonálneho vývoja. Rozhodne sa editované embryá nesmú prenášať ženám.

Čo hovoríte na editáciu genómu kvôli pohlaviu dieťaťa alebo napríklad aj farbe vlasov?

Nemalo by dochádzať k tomu, že si ľudia budú vyberať, či chcú chlapca, alebo dievča. Len preto, aby vyhoveli nejakej kultúrnej norme alebo svojej predstave. To mi príde cez čiaru. Ľudí by mali byť radi, že dieťa vôbec majú, neriešiť jeho pohlavie. Pravda však je, že si tu môžeme myslieť, čo chceme, nastavovať pravidlá, ale inde vo svete to môžu vidieť a mať inak.

Nehrozí, že vypukne turistika za editáciou genómov do krajín, kde takéto zásahy budú legálne?

====

Áno a spoločnosť by sa mala pripraviť na to, že to raz pravdepodobne príde. A asi to nebude v Európe, ktorá má k takým genetickým modifikáciám jasný postoj.

Sextácia, teda výber pohlavia, je u zvierat bežná. Je pre vás akceptovateľná?

Pri nich má svoje miesto. Príde mi prijateľnejší včasný zásah, teda už pri výbere spermie alebo embrya, než nechať narodiť sa zvieratá, ktoré rovno čaká porážka. Napríklad pri chove sliepok, kde sa likvidujú malí kohúti, pretože nie sú potrební. Alebo spoločnosti produkujúce mlieko potrebujú dojnice a samce by museli utratiť. Vedie to potom k veľkej nadprodukcii zvierat a s tým mám etický problém. A navyše, keď sa zvieratá po narodení utratia, čo potom tie samice, ktoré sa vlastne stali matkami? Lepšie je preto zasiahnuť hneď.

Môže možnosť výberu pohlavia u zvierat a ľudí narušiť balans, harmóniu prírody?

To by ma netrápilo. Z globálneho hľadiska by sa zas nič hrozné nestalo. Navyše, človek už dnes stojí mimo prírody, mimo jej zákonitosti. Keď si vezmete, ako si napríklad predlžujeme život pomocou modernej medicíny. Už sme sa príliš vychýlili. A pokiaľ by dochádzalo k výberu pohlavia, hranicu už zase len trochu posunieme. U zvierat je to podobné. Týka sa len hospodárskych, ktoré už tiež stoja mimo prirodzeného kolobehu.

Foto: Jana Plavec, Divízia vonkajších vzťahov SSČ AV ČR
2022-01-05 krecek

Aká budúcnosť čaká klonovanie?

Tiež so sebou nesie množstvo etických otázok a možno aj divokých predstáv o tom, že ľudia budú raz robiť kópie seba samých. Klonovanie u ľudí je nepravdepodobné, úspešnosť nie je dobrá. A ak úplne pominieme etickú otázku, tak z hľadiska biznis modelu je veľmi nerentabilné. Možné ale je, že raz aj z klonovania bude turistika. Nič nemožno vylúčiť. Napokon, podobne sme si mysleli, že u ľudí by do ľudského genómu pomocou spomínanej techniky CRISPR zasiahol len blázon. A hľa, v Číne sa tak stalo.

Prvé geneticky upravené deti – dvojčatá – priviedol v roku 2018 na svet čínsky biológ Che Ťien-kchuej. Je známe, ako sa deťom darí?

Neviem, po počiatočnej vzrušenej diskusii je teraz pokoj. Veľkou etickou otázkou je, ako deti ovplyvňuje fakt, že sú geneticky upravené, že za nich niekto urobil rozhodnutie a neboli to ani rodičia. Otázka tiež je, či rodičia skutočne vedeli, čo sa deje, za akým účelom sa všetko robí, či dostali potrebné spektrum informácií.

Správa o geneticky upravených deťoch vyvolala vo svete rozruch. Posunula vedeckú debatu ohľadom etických otázok spojených so zásahom do nášho genómu?

Podľa mňa bola otázka času, kedy k tomu dôjde. Pre vedeckú komunitu bol zásah skôr neprijateľný, objavili sa ale aj súhlasné názory. Rovnako ako pri klonovaní. Môžeme si myslieť, čo chceme, ale neznamená to, že zvyšok sveta problém vidí rovnako.

Čínsky vedec „vyrobil“ dvojčatá rezistentné na HIV. Mohol by mať jeho zákrok opodstatnenie?

U HIV je z hľadiska reprodukčnej medicíny možné použiť iné metódy, ktoré sú vyskúšané a bezpečnejšie.

Je genetická úprava technicky bezpečná?

Je relatívne bezpečná. Úlohu zohráva komplexnosť systému, pretože gény rôzne interagujú. A ak si nie som stopercentne istá, čo nikdy nemôžem byť, že editácia genómu vyvolá skutočne iba čo chcem, nemala by som ju robiť. Neexistuje záruka, že sa nestane niečo iné. Pri zvieracích modeloch človek tak nejako berie, že sa niečo môže prihodiť. Ale u ľudí?

Vám sa v roku 2005 podarilo naklonovať myš, navyše na prvý pokus. Takýto výkon zvládlo zatiaľ len asi pätnásť ľudí na svete. Zasiahol vám úspech do kariéry, otvoril nové dvere?

Ani nie. Prenos jadier je pre ľudí atraktívny, všetkým sa to páčilo. Pre mňa ale nie je najdôležitejšie. Ide len o jednu malú techniku ​​z celého spektra možných mikromanipulácií. Dajú sa robiť oveľa zaujímavejšie veci. Odovzdávať chromozómy, jadrá z rôznych štádií embrya, rôzne párovať jadro a cytoplazmu.

Idete v rodinných šľapajach. Váš starý otec Josef Fulka založil odbor reprodukčnej biológie a otec Josef Fulka mladší patrí v odbore k českej špičke. Kto komu dnes u vás doma radí?

Ako kedy. Ale skôr už sa rola obracia a radím ja, pretože veľa vecí skúšam. Možnosť doma konzultovať je každopádne výborná. Rodina mi dosť pomohla s kontaktmi na ďalších odborníkov. Je super, že vás niekto môže trošku postrčiť, predstaviť. Vďaka otcovi sme napríklad mali väzby na Japonsko a bolo pre mňa potom jednoduchšie dostať sa do laboratória v inštitúte RIKEN, ktorý je špičkou v odbore, alebo na Tokijskú univerzitu. Naklonovala som tam myš, geneticky modifikovala škrečka. Samozrejme, ak by to človek nevedel, tak by mi odporúčanie otca nepomohlo. Sme ale malá oblasť a všetci vedia, kto čo a ako robí a čoho je schopný.

Vy ste svet ohromili myšou, váš otec s talianskym tímom naklonoval muflóna. Nemáte v sebe túžbu naklonovať zviera, ktoré je na pokraji vyhynutia? Alebo niektorý už vyhynutý druh zase vrátiť do hry?

Neviem, nikdy som o tom nepremýšľala. Je ale otázka, či je to dnes vôbec možné a zmysluplné. Ak napríklad máme vypchatý exemplár už vyhynutého zvieraťa, tak aj keby sa ho podarilo naklonovať, všetci jedinci budú rovnakí. Mohli by sme si urobiť populáciu, dať ju do ZOO a tam sa o ňu starať, pretože sa u zvierat môžu objaviť rôzne problémy. My napríklad v laboratóriu používame geneticky identické myši a niektoré sa zle množia, postupne napríklad ohluchnú, oslepnú. U zvierat na pokraji vyhynutia ide o rovnaký problém. Populácia je životaschopná iba v prípade, ak existuje variabilita. A často je taká malá, že už nezmôžeme nič ani s našimi technológiami, už je takmer neskoro.

Nemci sa aktuálne snažia pomocou asistovanej reprodukcie oživiť ohrozeného nosorožca bieleho. Ste k takýmto pokusom skeptická?

Dokázať, že to ide, je skvelý výstup a počin. Máme povinnosť naprávať chyby, ktoré sme ako ľudia urobili. Alebo sa aspoň o to pokúsiť. Otázkou ale je, či tou správnou cestou je vyrábať geneticky príbuzných jedincov. A čo sa stane v ďalšej generácii, keď sa tieto zvieratá medzi sebou začnú krížiť.

Ste povestná svojou ohľaduplnosťou k zvieratám. Netajíte sa tým, že ste mali problém s experimentovaním so zvieratami.

Pokusy na zvieratách sú kontroverzné, človek by ich najradšej nerobil. Pravdou ale je, že bez nich by medicína nebola tam, kde je dnes. Bolo by naivné predtým zatvárať oči. Je veľmi jednoduché hovoriť, že nechceme pokusy na zvieratách. Lenže zároveň nechceme, aby nám umierali deti. Chceme lepšie lieky, s menšími vedľajšími účinkami, aby nás lekári operovali a zachránili. Ale aj keď sa im úplne nevyhneme, určite má zmysel sa pýtať, či sú pokusy odôvodniteľné.

Istý čas ste boli vegetariánkou. Súviselo rozhodnutie nejesť mäso s vašou prácou?

Áno. Hovorila som si, že niektoré zvieratá využívam pri pokusoch a iné potom ešte jem. Spotreba na jedného človeka mi prišla vysoká. Potom som si ale uvedomila, že vlastne všetko nezachránim, svet nezmením a zmierila som sa s tým. Zároveň si ale myslím, že je povinnosť a zodpovednosť ľudí, ktorí pokusy robia, zaistiť zvieratám dobré podmienky a pokiaľ možno čo najväčší komfort. S tým som mala v počiatkoch kariéry dosť problém. Bála som sa, že im pri manipulácii ublížim.

Vy ste údajne mali v Japonsku niečo ako domov dôchodcov pre pokusné zvieratá. Ako fungoval?

Nikdy som nebrala zvieratá na pokusy iba ako materiál. Pri veľkých chovoch chápem, že je potrebné uvoľniť miesta a zvieratá utratiť. Aj keď je možné si prácu lepšie zorganizovať a zbytočne neprodukovať ďalšie modely. V Japonsku som si to zariadila tak, že som si mohla nechať myši, ktoré si už odslúžili svoje. Musela som im ale nájsť novú rolu. A tak som napríklad myšie matky, ktoré mali prenesené embryá a už by nebolo dobré ich do pokusov použiť, dávala k iným myšiam, aby im robili spoločnosť. Bežne sa v praxi vo väčšine prípadov odstavia od mláďat a utratia. Praktizovala som taký udržateľný spôsob. Človek si totiž potom rozmyslí, o koľko myší sa musí starať, koľko má priestoru, koľko ich vlastne potrebuje.

Zaznamenali ste vo vašom odbore trend počet zvieracích modelov redukovať?

Vďaka technike CRISPR, ktorá vie pomocou genetických nožníc v dedičnej informácii editovať, vystrihuje genetické informácie, vkladá, tlmí alebo prebúdza jednotlivé gény, sa naša práca veľmi zjednodušila a zrýchlila. Nastala vlna, kedy sa modely vyrábali ako o život. Ľudia ale prestali rozmýšľať, či ich skutočne potrebujú. Predtým boli genetické zásahy nákladné a pracné. Vedci si museli rozmyslieť, či to skutočne chcú a majú dostatok podporných argumentov, prečo daný gén študovať. Našťastie boom generovania modelov skôr upadá a vraciame sa späť k väčšiemu rozmyslu a zmysluplnému plánovaniu.

Vedci hľadajú spôsob, ako reprogramovať bunky s genetickou chybou. Hovorí sa o tom, že raz možno budeme na 3D tlačiarňach tlačiť nové orgány s opravenými bunkami. Vidíte to reálne?

Veľkou nádejou boli iPS bunky, ktoré je možné preprogramovať. Japonec Šinja Jamanaka za ich objav dostal Nobelovu cenu. Potom sa ale ukázalo, že z hľadiska medicíny aplikácia vôbec nie je taká jednoduchá, ako na začiatku vyzerala, iPS bunky predsa len majú nejakú svoju pamäť, takže reprogramácia nie je stopercentná. Využitie v humánnej medicíne je preto v tejto chvíli neprijateľné a stále existuje množstvo otázok.

Asi až príliš futuristická predstava. Možnosť omladiť bunky, z vlastných buniek vyrobiť nové orgány – nesmerujeme k elixíru mladosti, k dlhovekosti?

Aj keby sme boli relatívne schopní nahradiť orgány, stále musíme mať na mysli komplexitu systému. A otázkou je, či je to vôbec cesta k dlhovekosti. Jedna vec je v nejakom rozumnom veku nahradiť človeku orgány, čo určite dáva zmysel. Ale markantné predĺženie života? To myslím, že také jednoduché nebude. A možnosť omladenia buniek? Zatiaľ nevieme ani poriadne odstrániť ich pamäť. To sú otázky, na ktoré v tejto chvíli podľa mňa nikto nepozná odpoveď.

Mgr. Helena Fulková, Ph.D., Ústav Experimentálnej medicíny AV ČR: Vyštudovala biológiu na Prírodovedeckej fakulte UK, odbor vývojová biológia. Desať mesiacov strávila na Tokijskej univerzite, kde v roku 2015 naklonovala myš. O dva roky neskôr v japonskom inštitúte RIKEN geneticky upravila škrečka a potvrdila úlohu enzýmu acrosín pri oplodnení. Pracovala v Ústave molekulárnej genetiky AV ČR a dnes vedie výskumnú skupinu v Ústave experimentálnej medicíny AV ČR. Vo voľnom čase rada pláva, hrá squash a venuje sa klasickému tancu.

1 debata chyba
Viac na túto tému: #veda #výskum #myš #genetika #klonovanie #vedkyňa #Akadémia vied ČR #škrečok