Potenciál CRISPRu je však mnohem vyšší. „Máme nástroj na genetickou úpravu jakéhokoli existujícího organismu na planetě. Všechny možnosti jsou těžko představitelné,“ říká o CRISPRu vedoucí Ústavu chemie a biochemie a budoucí rektor Mendelovy univerzity v Brně Vojtěch Adam.

Laboratoře Mendelovy univerzity. Ilustrační foto
Dítěti vyberou barvu očí nebo výšku: vědci v Brně zkoumají zlomovou technologii

KDO JE VOJTĚCH ADAM

* Narodil se v roce 1982.
* Ve vědecko-výzkumné činnosti se zaměřuje na aplikaci moderních bioanalytických metod a pokročilých materiálů pro biochemické a biologické účely.
* Profesuru získal již v 33 letech.
* Patří mezi nejnadanější české vědce.
* Je novým rektorem Mendelovy univerzity v Brně

Začněme zeširoka. Co se skrývá pod pojmem CRISPR?
Velmi často se nazývá molekulovými nůžkami. Připodobnil bych to k sofistikovanému stroji, který je schopen proniknout k naší genetické informaci. DNA je přitom soustava písmem A, T, C a G. Za těmito písmeny se skrývá návod pro sestavení jakéhokoli živého organismu. Od měňavky po člověka. CRISPR je schopen k tomuto návodu přijít, najít určené místo a udělat přesně to, co od něj požadujeme. Rozložit, přepsat, vystřihnout. Možností je mnoho. Kdybychom si to představili jako nákres na stavbu domu, CRISPR by v něm dovedl například vyměnit dubové dveře za železné.

Co konkrétně to například pro mě jako člověka znamená?
Viděl jste film Gattaca (Sci-fi svět, v němž genetičtí inženýři změnili lidstvo natolik, že každý člověk je dokonalý, pozn. Red.)? CRISPR je reálná manifestace filmu. Dnes ještě ne, ale za pár desítek let budeme bez nadsázky schopni lidi modifikovat jako ve filmu Gattaca. To je obrovský dar CRISPRu. Ale také varování.

Proč?
Váží se k tomu skutečně celospolečenská etická dilemata. Například standardy se mohou posunout úplně jiným směrem a z oprav genetických vad se najednou stane vylepšování… Nehledě na to, že existují velmi vzácné genetické vady, které mají za následek například větší tloušťku kostí nebo snížené vnímání bolesti. Asi netřeba vysvětlovat, u jakých aplikací je obrovská výhoda mít markantně snížený práh bolesti.

Co s technologií umíme aktuálně?
Obecně umíme velice dobře modifikovat savčí buňky. U lidí je blízkou budoucností léčba genetických vad. Debata kolem CRISPRu se točí hlavně kolem člověka, protože budí největší emoce. Což je podle mě škoda. Je to jen zlomek potenciálu. Profitovat z něj může například i zemědělství.

Budoucí podoba mimoúrovňové křižovatky u prodejny Uni Hobby na pomezí brněnské Bystrce a Komína. Vznikne přestavbou současného, nevyhovujícího křížení.
Úprava křižovatky u Uni Hobby v Brně na mimoúrovňovou: takto bude vypadat

Jak?
Veliké pokroky jsme udělali i s rostlinami a bakteriemi. Řada výzkumných skupin se zabývá vývojem rostlinných druhů, které budou odolné vůči škůdcům. Gen odolnosti pak lze vložit například do pšenice, kukuřice, či révy vinné. Stačí si vybrat. Takové druhy rostlin už existují v laboratořích a je otázkou času, než se začnou pěstovat ve velkém měřítku. Minulý rok pomocí CRISPRu vznikly kávové boby, které rostou bez obsahu kofeinu. Doposud se z nich kofein filtroval poměrně složitým chemickým procesem. To teď odpadá. Můžete mít plodiny s jeden a půlkrát větším výnosem. A to za stejné spotřeby vody a prostředků. Bohužel zatím ne v Evropě. Pak se přímo nabízí bakterie, které požírají plasty. Ostatně na něčem podobném pracujeme i u nás.

Na čem konkrétně?
Na mikrořasách. Jedním z našich úkolů v evropském projektu, jehož jsme součástí, je vyvinout mikrořasu, která bude schopná biologicky likvidovat ropné produkty, neboli odpad.

Proč není zemědělské využití CRISPRu v Evropě aktuální?
V Evropě totiž velice přísně regulujeme GMO potraviny (geneticky modifikované potraviny, pozn. red.). Strach panuje zejména ze dvou věcí. První jsou negativní dopady na zdraví a druhou neblahý vliv na ekosystém. Minimálně první obava se jeví jako lichá.

Můžete to rozvést?
Jeden můj mentor říkával, že když sním jablko, nestane se ze mě jablko. Jablko se v žaludku kompletně rozloží a je úplně jedno, jestli má v genetické informaci změněné písmenko tak, aby bylo šťavnatější. Navíc ve světě jsou GMO potraviny poměrně běžné. Jako příklad lze zvolit USA, kde používají GMO plodiny dlouhé roky. Třicet let tamní vědci sledují, zda to nemá negativní dopady na zdraví populace. Podle všech dostupných informací se zatím zdravotní obtíže neobjevily. I my tady ve finále jíme geneticky upravené potraviny. Slyšel jste o kobaltových zářičích?

Neslyšel..
Odrůda ječmenu, kterou dnes pěstujeme, nevznikla sama od sebe nebo křížením druhů. Více než půl století nazpět byla semena ječmene vystavena působení radioaktívního kobaltu. Radioaktivita je vysoce mutagenní, proto se písmenka DNA přeskládávala, jak chtěla. Následně byla semena vyseta a ty rostliny, kde byl pozorovány nejlepší vlastnosti, byly dále množeny. Dodnes nevíme, co vše kobaltový zářič v daném genomu změnil, ale výslednou odrůdu ječmene používáme.

Na místě někdejšího zimního stadionu za Lužánkami v Brně má vyrůst multifunkční sportoviště s rychlobruslařským oválem.
Ovál pro nástupce Sáblíkové za Lužánkami: sportoviště dostává podobu, podívejte

A co druhá obava?
Druhá věc je, že u plodin jsme schopni vybudovat rezistenci vůči patogenu. Čili máme schopnost ovlivnit ekosystém. Vyhubením parazita totiž někomu vyhubíte potravu. Vybijete broučka a na konci dne tím může trpět velký predátor. Naruší to celý potravní řetězec..

Úprava genomu ale není nic nového. Například první geneticky modifikované rajče vzniklo v roce 1974. V čem je CRISPR unikátní?
Hlavně v procesu. DNA je jedna z nejchráněnějších biomolekul v našem organismu. CRISPR je stroj, který k ní dokáže proplout a žádný mechanismus, který v našich buňkách je a který ji má bránit, si ho nevšímá. S tím jsme až donedávna bojovali.

Proč?
Je založený na schopnostech velmi starých bakterií, které byly u počátků života, vyměňovat si informace. Je to systém starý, zapomenutý, ale naše buňky si informaci o tomto stroji stále „pamatují“, proto našemu tělu nepřijde cizí a nebrání se vůči němu. Bez povšimnutí pronikne až k DNA. Dá se ve velké nadsázce říct, že si naše buňky říkají, “ty jsi starý známý, to je v pohodě“. Ostatně proto lze CRISPR používat u živočichů i rostlin. Byť disponují odlišnými buňkami.

Na čem byly metody úpravy genů založeny před objevem/vynálezem CRISPRu?
Na mechanismech, proti kterým se celá buňka aktivně bránila. Velmi aktivně. Proto byla efektivita těchto metod velmi nízká. Za jakýmkoli úspěchem stálo nesmírné množství vynaloženého času i prostředků. Rovněž k tomu bylo potřeba obrovské spektrum znalostí. CRISPR efektivitu o několik řádů zvýšil, přičemž stejně razantně snížil finanční náročnost (O devětadevadesát procent, pozn. red.) i nároky na odborné znalosti. Nyní jde o pochopitelný a proveditelný proces.

Říkal jste, že je to metoda založené na určitých schopnostech bakterií. Je tedy CRISPR vynález, nebo objev?
Obojí. Že takový mechanismus existuje, jsme tušili roky. Nicméně před deseti lety mu vědkyně Jenifer Doudna a Emmanuelle Charpentier porozuměly a popsaly jej do té míry, že jej dokázaly využít. A dostaly za to Nobelovu cenu. Objevová část popisuje a vysvětluje mechanismus a vynález spočívá ve skutečnosti, že si ten stroj můžete utvářet a upravovat. A způsobů je hodně. Pořád se to vyvíjí.

Vlasta a Stanislav Bělíkovi z Doubravníku na Brněnsku.
Unikát z Doubravníku: nejstaršímu manželskému páru v republice je celkem 202 let

Jaká úskalí nás při dalším vývoji úpravy genomu čekají?
Mysleli jsme si, že pokud dokonale přečteme genom a rozklíčujeme jej na písmenka, vše pochopíme. Bohužel tak to není. My můžeme změnit genetickou informaci za určitým účelem, ale už nedohlédneme, jaký dominový efekt to může způsobit. On je totiž důležitý i tvar DNA. Jakmile něco prodloužíme nebo zkrátíme, změníme jej. Může se tak stát, že odstraněním jedné vady třeba u člověka zvýšíme náchylnost k infarktům. Pak jsou tu samozřejmě již naznačená celospolečenská dilemata.

Jaká například?
Umíme modifikovat genom jakéhokoli existujícího organismu na planetě. Při nesprávném použití tato technologie může způsobit katastrofu. Ne nadarmo americké zpravodajské služby ještě za Donalda Trumpa označili CRISPRem upravené vojáky za jednu z největších bezpečnostních hrozeb pro USA. Existují zákony, které pokusy tohoto typu de facto zcela znemožňují, ale…

Ale?
Ale mějme střízlivý úsudek. I Mengele byl vědec a co všechno provedl. Pelmel lidských osobností je tak rozmanitý, že by bylo naivní myslet si, že každý dodržuje kodex kvůli tomu, že je někde napsanýse někdo nepokusí jít o krok dál. Ostatně čínský vědec He Jiankui v roce 2018 šel daleko za hranu jakýchkoliv pravidel, když se pokusil ještě nenarozeným dvojčatům upravit genom tak, aby byla imunní vůči HIV. Pak s tím naprosto nečekaně vystoupil. A samozřejmě přišel o všechno. Reputaci, kariéru i svobodu.

CTPark Brno Líšeň v místech bývalého výrobního závodu Zetor.
Proměna areálu Zetoru v Líšni: obří plocha a až 3000 nových pracovních pozic

S takovou odezvou přeci musel počítat.
Také si myslím, byť je to ve vědeckých kruzích velmi nepopulární názor. Kdybych chtěl významně spekulovat, tak bych si mohl myslet, tak chtěl ukázat, že máme v rukou nástroj, který prostě nesmíme přehlížet. Upozornil nás na něco, co se děje a před čím zavíráme oči. Musel vědět, že přijde úplně o všechno včetně své osobní svobody.

Existuje cesta zpět?
Pokud bychom připodobnili CRISPR dveřím, tak jsme již dané dveře otevřeli a velice potichu jimi prošli. Musíme se vrátit o krok zpět, přiznat si to a začít si pokládat správné otázky. Ne zda tuto technologii používat, ale jak. Už není cesty zpět.