Vedci občas urobia niečo, čo nás prinúti zastaviť sa, zdvihnúť zrak od telefónov a zamyslieť sa, či nám práve nezaklopala budúcnosť. Nie zdvorilým poklepaním, ale celkom prevratným zistením. Tím vedcov v Japonsku práve dokázal niečo, čo ešte pred desiatimi rokmi znelo nemožne: pomocou nástroja na úpravu génov CRISPR odstránili celý chromozóm z ľudských buniek. Nešlo o hocijaký chromozóm, ale o nadbytočnú kópiu chromozómu 21, ktorý spôsobuje Downov syndróm.
Downov syndróm, alebo trizómia 21, je súčasťou ľudskej histórie – narodí sa s ním približne 1 zo 700 narodených detí v Spojených štátoch. Po celé generácie sa liečba zameriavala na pomoc ľuďom žiť plnohodnotný život a zároveň zvládnuť výzvy spojené s touto chromozomálnou poruchou: srdcové chyby, poruchy učenia, metabolické problémy a vyššie riziko ochorení, ako je Alzheimerova choroba. Ale samotná genetická príčina? Tá bola nedotknuteľná. Až doteraz.
Medicína mohla riešiť jeho symptómy – ponúkať logopedickú terapiu, vykonávať operácie srdca, podporovať učenie –, ale samotná genetická charakteristika, extra kópia chromozómu 21, zostávala nedotknuteľná. Tento extra chromozóm je viac než mikroskopická anomália; mení fungovanie buniek tela zvnútra, ovplyvňuje vývoj mozgu, činnosť srdca, metabolizmus a dokonca aj riziko Alzheimerovej choroby.
Teraz výskumný tím v Japonsku dokázal niečo, čo sa kedysi považovalo za nemožné. Vedci pod vedením Ryotara Hashizumeho z Mie University použili nástroj na úpravu génov CRISPR-Cas9 na odstránenie nadbytočného chromozómu v ľudských bunkách vypestovaných v laboratóriu. Na rozdiel od tradičných liečebných metód, ktoré obchádzajú genetickú preťaženosť, tento prístup zasahuje priamo do jej zdroja – proces známy ako „trisomická záchrana“.
CRISPR-Cas9 funguje ako molekulárny skalpel, ktorý je vedený špeciálne vytvorenou „mapou“ k presnej sekvencii DNA, na ktorú sa má zamerať. V tomto prípade vedci navrhli svoj systém tak, aby sa zameral iba na nadbytočný chromozóm a zdravý pár zostal nedotknutý. Výsledky boli pozoruhodné: po odstránení genetického nadbytku sa upravené bunky vrátili k typickejším vzorom génovej aktivity a produkcie bielkovín. Gény spojené s vývojom mozgu sa stali aktívnejšími, zatiaľ čo nadmerne aktívne metabolické gény sa upokojili.
Vedci po prvýkrát nezmenili len jeden chybný gén – odstránili celý chromozóm. Je to dôkaz koncepcie, ktorý rozširuje význam génovej úpravy. Stále však ide o laboratórny míľnik, nie o klinickú liečbu. Prerazenie nespočíva v okamžitej terapii, ale v rozšírení možností.
Ako editácia zmenila bunky
Po odstránení nadbytočného chromozómu sa zmenené bunky začali správať inak – a to spôsobom, ktorý naznačoval, že sú zdravšie. Opravené bunky rástli rýchlejšie a delili sa efektívnejšie ako ich trisomické náprotivky, čo je znakom toho, že biologická záťaž spôsobená nadbytkom genetického materiálu sa zmiernila. Nešlo len o kozmetické zlepšenie; na molekulárnej úrovni bunky produkovali menej reaktívnych foriem kyslíka, škodlivých vedľajších produktov spojených s bunkovým stresom, zápalom a starnutím. Zníženie tejto oxidačnej záťaže naznačovalo zlepšenie funkcie mitochondrií, energetického systému, ktorý dodáva bunkám energiu. Proces fungoval ako v kmeňových bunkách, tak aj v kožných fibroblastoch – zrelých nekmeňových bunkách odobratých priamo od jedincov s Downovým syndrómom – čo dokazuje, že tento prístup by mohol byť prospešný pre širokú škálu buniek, nielen pre tie, ktoré sa ešte rýchlo delia.
Rovnako pozoruhodná bola zmena genetického správania buniek. Gény súvisiace s vývojom nervového systému, ktoré bývajú pri Downovom syndróme málo aktívne, začali fungovať normálnejšie, zatiaľ čo gény spojené s nadmernými metabolickými procesmi spomalili. Tieto zmeny sú v súlade s desaťročiami výskumu, ktorý ukazuje, ako trizómia 21 narúša vývoj mozgu v ranom štádiu vývoja plodu a kladie neobvyklú záťaž na ostatné systémy tela. Obnovenie vyváženejšieho genetického profilu naznačuje, že úprava na úrovni chromozómov by mohla ovplyvniť viacero oblastí zdravia naraz, namiesto toho, aby sa zameriavala na jednotlivé problémy. Táto úroveň korekcie – úplný návrat k typickej génovej aktivite – ponúka pohľad na to, ako hlboké môžu byť prínosy takejto úpravy.
Skutočnosť, že k týmto zmenám došlo aj v nedeliacich sa zrelých bunkách, je obzvlášť sľubná. Mnohé z najdôležitejších buniek v tele, ako sú neuróny a svalové vlákna, sa po svojom vzniku delia len zriedka. Ak vedci dokážu prispôsobiť odstránenie chromozómov týmto bunkám, mohlo by to otvoriť dvere k zásahom do tkanív, ktoré boli kedysi považované za nedosiahnuteľné. Posúva to myšlienku genetickej korekcie od niečoho, čo sa robilo len pred narodením alebo v rýchlo rastúcich bunkách, k niečomu, čo by jedného dňa mohlo podporiť opravu a regeneráciu tkanív u ľudí, ktorí už s touto poruchou žijú.
Sľuby a limity tohto prelomového objavu
Tento úspech svedčí o tom, ako ďaleko pokročila genetická veda. Pred desiatimi rokmi sa odstránenie celého chromozómu z ľudských buniek bez ich zničenia zdalo ako sci-fi. Teraz sa to podarilo v laboratóriu a otvorili sa dvere pre aplikácie v regeneratívnej medicíne. Opravované bunky by sa teoreticky mohli použiť na pestovanie zdravých tkanív na transplantácie, opravu poškodených orgánov alebo dokonca na zníženie rizika sekundárnych ochorení, ako sú srdcové chyby, poruchy štítnej žľazy a Alzheimerova choroba, ktoré sú u ľudí s Downovým syndrómom častejšie. Potenciál je široký a siaha od lekárskych zákrokov až po nové spôsoby štúdia tohto ochorenia v kontrolovaných laboratórnych podmienkach.
Každý vedecký pokrok však prináša aj svoje obmedzenia. Ako zdôrazňujú vedci ako Hashizume, táto technika ešte zďaleka nie je pripravená na použitie v nemocniciach. Postup je potrebné zdokonaliť, aby bola zaručená presnosť – odstránenie nadbytočného chromozómu bez náhodného poškodenia zdravých chromozómov – a aby sa zabezpečila stabilita a funkčnosť buniek v priebehu času. Sila úpravy génov má dve strany: jej schopnosť prepísať biológiu je vyvážená rizikom neúmyselných zmien, ktoré by mohli viesť k novým zdravotným problémom, ak nebudú starostlivo riadené. Výskumníci teraz vylepšujú CRISPR vodítka, aby sa s väčšou presnosťou zamerali na extra chromozóm 21 a znížili necieľové rezy, ktoré by mohli ohroziť bezpečnosť budúcich terapií.
Aj keby sa tento prístup zdokonalil v laboratóriu, jeho zavedenie do klinickej praxe čelí veľkým výzvam. Zavedenie CRISPR do správnych buniek v ľudskom tele, zabezpečenie toho, aby úpravy vydržali desaťročia, a prekonanie zložitých regulačných procesov si vyžiada roky, možno desaťročia ďalšej práce. Skok z Petriho misky k pacientovi nie je otázkou zväčšenia, ale prepísania pravidiel toho, čo medicína môže robiť na najhlbšej úrovni. Sľub je obrovský, ale rovnako tak aj cesta, ktorá nás čaká.
Etická križovatka
S rozširovaním technických možností sa rozširujú aj etické otázky. Úprava genetickej príčiny Downovho syndrómu nevyhnutne vyvoláva otázky o tom, ako spoločnosť vníma odlišnosti, rozmanitosť a ľudskú variabilitu. V krajinách ako Island sa Downov syndróm stal vzácnym, nie vďaka genetickej úprave, ale vďaka rozšírenému prenatálnemu skríningu a selektívnym potratom – trendu, ktorý vyvolal medzinárodnú diskusiu. Kritici sa obávajú, že podobné technológie, ak sa dostanú do bežného používania, by mohli byť poháňané nielen túžbou zmierniť medicínske bremeno, ale aj spoločenským tlakom na genetickú konformitu. Astridur Stefansdottir, lekárka a profesorka aplikovanej etiky na Islandskej univerzite, poznamenala, že ľudia s Downovým syndrómom a ich rodiny často považujú takýto vývoj za znepokojujúci a obávajú sa erózie akceptácie a bohatosti ľudskej rozmanitosti.
Pre vedcov ako Hashizume nie je cieľom vymazať Downov syndróm z existencie, ale lepšie pochopiť a, kde je to možné, zmierniť fyzické problémy, ktoré so sebou prináša. Napriek tomu zámer a dopad nie sú vždy rovnaké. Technológia, ktorá je dostatočne výkonná na to, aby vymazala chromozóm, je dostatočne výkonná na to, aby zmenila rozhodnutia rodičov, spôsob, akým zdravotné systémy radia rodinám, a to, ako spoločnosť definuje, čo je „normálne“. Ak nebude regulovaná, hranica medzi terapeutickým využitím a eugenikou sa môže stierať spôsobom, ktorý bude ťažké zvrátiť.
Preto mnohí bioetici argumentujú za verejnú diskusiu popri vedeckom vývoji, aby sa zabezpečilo, že hlasy ľudí s Downovým syndrómom, ich rodín a obhajcov osôb so zdravotným znevýhodnením budú súčasťou diskusie od samého začiatku. Veda neexistuje vo vákuu, rozvíja sa v kultúrnom a morálnom kontexte. Spôsob, akým ju využívame, odráža nielen naše technologické schopnosti, ale aj naše kolektívne hodnoty. Prelom v Japonsku nám pripomína, že inovácie a introspekcia musia napredovať spoločne.
Širší pohľad na pokrok
Takéto prelomové objavy nás nútia prehodnotiť, čo je možné – nielen v prípade jednej konkrétnej choroby, ale aj v budúcnosti medicíny. CRISPR vznikol ako spôsob presného rezania DNA, dnes sa používa na vymazanie celého chromozómu. Ide o posun v mierke, ktorý rozširuje hranice samotnej biológie. Spochybňuje fatalizmus, ktorý niekedy obklopuje genetické poruchy, a ponúka víziu – síce ešte vzdialenú, ale hmatateľnú – zmeny na najzákladnejšej úrovni.
Technologická sila však vždy prináša aj zrkadlo. Čo chceme ako spoločnosť zmeniť? Ktoré stavy považujeme za choroby, ktoré treba liečiť, a ktoré za variácie, ktoré treba akceptovať? Odpoveď nemôže prísť len z vedy. Musí prísť z načúvania ľuďom, ktorých životy budú najviac ovplyvnené, zvážením potenciálu úľavy oproti hodnote rozmanitosti a vytvorením priestoru pre nádej aj pokoru v diskusii.
Ak je z tohto úspechu možné vyvodiť nejaké ponaučenie, je to to, že pokrok nie je nikdy len o tom, čo vieme urobiť, ale o tom, čo sa s tým rozhodneme urobiť. Vedci z Mie University nám ukázali nové dvere, ktoré môžu viesť k pozoruhodnému uzdraveniu alebo znepokojujúcej uniformite, v závislosti od toho, ako nimi prejdeme. A možno skutočným meradlom pokroku nebude to, či dokážeme odstrániť extra chromozóm, ale či dokážeme preniesť súcit, múdrosť a inkluzívnosť potrebnú na múdre využívanie tejto sily.
Zdroj: https://princeea.com/scientists-just-deleted-the-extra-chromosome-that-causes-down-syndrome-using-crispr/