Už v roce 2020 získaly vědkyně z amerického výzkumného střediska v Berkeley Jenifer Doudna a Emmanuelle Charpentier Nobelovu ceny za chemii za velký podíl na objevu takzvaných genetických nůžek, metody CRIPSR-Cas9.
Ta umožňuje upravovat DNA a například vyléčit některá genetická onemocnění. V roce 2023 byla metoda CRISPR ve Velké Británii a Americe schválená k léčbě srpkovité anémie, pracuje se ale na jejím využití také k léčbě například HIV. Využití CRISPRU je momentálně drahé a pro pacienta náročné.
Co vás přivedlo k výzkumu v Brně?
Po svém magisterském studiu v Německu jsem byla hodně unavená, chtěla jsem si dát pauzu, být v Česku třeba jen rok a vůbec tady nedělat doktorát. Hledala jsem práci v oboru, ale spíše ve firmách, v komerční sféře. Nakonec jsem se dostala do kontaktu s mým momentálním vedoucím. Ten mi nabídl projekt, který se mi líbil natolik, že jsem si řekla: tak tedy budu v akademii. A zalíbilo se mi tady tak, že jsem se rozhodla svůj doktorát úplně celý udělat v té laboratoři, ve které doteď jsem.
Ale stejně jste nakonec v Brně celou dobu nebyla, rok jste strávila v Americe. To bylo součástí vašeho doktorského studia?
Ano, každý doktorand by měl nejlépe vyjet na stáž. Velmi se to podporuje a je to dobře. Rozhodla jsem se pro institut v Berkeley a podala jsem si žádost o Fulbrightovo stipendium (stipendium určeno pro studium či výzkum ve Spojených státech, pozn. red.) na nejdelší možnou dobu, což bylo deset měsíců. Pak jsem si to tam ještě prodloužila o dva měsíce, protože výzkum nám nefungoval tak, jak bychom chtěli. Věda je z devětadevadesáti procent neúspěch a frustrace a většinou člověk ztratí více než dva měsíce. Museli jsme změnit úplně všechno. Což bylo nakonec fajn, protože jsme měnili kurs tím způsobem, že jsme začali spolupracovat s mojí domácí laboratoří tady v Česku.
Takže jste propojila kolébku CRISPRu, institut v americkém Berkeley, s brněnským CEITECem?
Spíše s Mendelovou univerzitou. Já studuji na CEITEC PhD school. Ale můj vedoucí je z Mendelovy univerzity, takže jsem oficiálně na CEITECu, ale moje domácí laboratoř je na Mendelce.
DÁLE SE DOČTETE:
- Jak metoda CRISPR funguje
- Jak dopadla čínská dvojčata narozená po upravení embryí CRISPRem
- V jaké fázi je výzkum léčby HIV CRISPRem
- Jaké je srovnání vědy v Brně a v zahraničí
A ta spolupráce pokračuje?
Já bych moc chtěla, aby pokračovala, i vědci z Berkeley o to mají zájem, ale finanční situace v Česku je teď tak špatná, že mě tady nejspíš nebudou moct zaplatit. Tím pádem budu muset asi odejít a spolupráce prostě zanikne. Sama jsem se to dozvěděla teprve před Vánoci. Je to hrozné, protože správně bych měla české vědě vrátit to, co jsem nabyla ve Spojených státech. To se ale bude dělat těžko, pokud nedostanu místo v laboratoři, která se zabývá aspoň trochu tím co já. Taková je teď bohužel realita, spousta institutů si nemůže dovolit platit post-doktorské pozice, protože post-doktorandi nemají žádné stipendium od státu, tím pádem jsou oproti PhD studentům pro daný ústav mnohem dražší.
Jsem trochu smutná, že nemám možnost tady udělat kratší post-doktorát, během kterého by se tu rozjela spolupráce s nobelistickým ústavem, než bych se vydala na další post-doktorát ještě do zahraničí. Potřebuji totiž nabrat další zkušenosti, jelikož to, čemu se věnuji, bohužel zatím v Česku moc není, takže se tu nemám moc od koho učit a zaměření výzkumu měnit nechci, protože v něm vidím budoucnost.
Čím konkrétně vy se ve svém výzkumu zabýváte?
CRISPR se nejčastěji popisuje jako molekulární nůžky, které můžeme naprogramovat tak, aby stříhaly kdekoliv v DNA, jakýkoliv gen chceme. Můžeme ten gen vystřihnout, zbavit ho funkce, nebo ho nahradit funkčním genem, což je naprosto revoluční. Ale CRISPR jako takový potřebuje svůj dopravní systém. Vozíček, na který ho naložíte a pošlete ho v těle tam, kde má být. Pokud vytvoříme dopravní systém, který se bude dát píchnout do žíly, tak to bude velmi přelomové, protože najednou CRISPR budeme moci použít úplně všude, ve všech státech celého světa. Nebudeme potřebovat speciální pracoviště, pacientovi CRISPR píchne jeho doktor a půjde domů. Já jsem se v Berkeley zabývala vývojem právě těchto dopravních systémů pro CRISPR.
Jak CRISPR funguje?
CRISPR se skládá za dvou částí. Jednou z nich je enzym Cas, který funguje jako nůžky, a ten stříhá DNA. Druhá část se jmenuje Guide, a to je kousíček RNA, která je komplementární k tomu genu, který chceme vystřihnout. Tu RNA můžeme měnit tak, jak chceme, aby vždycky nasedla na to místo v genomu, kde chceme, aby Cas stříhal. Je také dobré říct, že CRISPR není vynález ale objev, protože se v přírodě vyskytuje u některých druhů bakterií, jako jejich bakteriální imunita. Viry totiž napadají i bakterie, říká se jim bakteriofágy. Když takový virus vnese do bakterie svoji DNA, tak je ta bakterie schopná ji poznat a vystřihnout. Tým vedený vědkyněmi Jennifer Doudnaovou a Emmanuelle Charpentierovou v roce 2012 napadlo, že by bylo možné CRISPR využít jako nástroj genové editace.
Jak se CRISPR momentálně využívá?
Momentálně musíme vyndat z těla pacienta ty buňky, které chceme opravit. Opravíme je v laboratoři, pak je namnožíme a vrátíme mu je zpátky. Říká se tomu metoda ex vivo a je to velmi drahé a dostupné pouze v některých velkých městech některých států. Je to navíc i zátěž pro pacienty, zvlášť pokud se bavíme o chorobách krve, například o srpkovité anémii. Jde vlastně o transplantaci pacientovými vlastními buňkami. Ale zrovna srpkovitá anémie je i první nemocí, u které se schválila léčba CRISPRem, konkrétně vloni na podzim ve Spojených státech a ve Velké Británii. V rámci klinických testů už bylo ze srpkovité anémie vyléčeno dost lidí. Ale zatím pouze metodou ex vivo.
Na léčbu jakých dalších nemocí je CRISPR využitelný?
Momentálně se hodně zkoumá například Huntingtonova choroba, dědičná hluchota, nebo HIV. Virus HIV se začleňuje do DNA T-lymfocytů, kde by se dal vystřihnout. Takže u HIV bychom mohli využít zmíněnou metodu ex vivo, proto si myslím, že HIV bude jednou z dalších nemocí, která se bude dát léčit CRISPRem. Ale třeba u muskulárních dystrofií, kde CRISPR potřebujeme dostat do konkrétních tkání, potřebujeme právě ten dopravní systém.
V jaké fázi je výzkum léčby HIV CRISPRem?
U vývoje každého léku se první musí udělat výzkum na buňkách, pak na myších, pak třeba na opicích a pak se musí udělat klinické testy na lidech. To trvá, stojí to spoustu peněz a musí to schválit různé orgány. Teprve potom můžeme žádat o to, aby daný lék šel do kliniky. Ale vypadá to, že léčba HIV CRISPRem bude další v pořadí, protože už je v klinických testech na lidech. I léčba srpkovité anémie takhle začínala, ta byla v klinických testech na lidech ještě vloni a teď už je využitelná. Pokud všechno půjde dobře, tak si myslím, že třeba za dva roky by to mohlo být.
V Číně se díky upravení embryí CRISPRem narodila dvojčata Lulu a Nana, která jsou odolná vůči nákaze HIV. To by bylo například v Česku legální?
Rozhodně ne. To se stalo v roce 2018, což je velmi brzy po tom objevu. V té době zákony prostě nestíhaly a vědec, který to má na svědomí, He Jiankui, toho využil. Čínská vláda se k tomu postavila docela přímo, poslali ho do vězení a teď už tam platí zákon, že využití CRISPRu pro účely reprodukce je zakázáno. A je to zakázáno v celé Evropské unii i ve Spojených státech. Ale jsou země, kde vůbec nevíme, jestli na to nějaké zákony mají.
play_fill
Mají ta dvojčata nějaké následky?
Vedlejší účinek může být zvýšená inteligence. To už se vědělo předtím, byly o tom napsané publikace a He Jiankui se rozhodl to ignorovat, nebo to prostě neřešil. Zároveň jsou tam i negativa, můžou mít například zvýšené riziko těžkých reakcí na různé typy vakcín. Lidský genom je z velké části probádaný, ale spoustu věcí ještě nevíme. A proto je vytváření nové linie lidí opravdu docela děsivé. Zároveň to není etické, protože pak by se mohla společnost dělit na editované a needitované jedince. CRISPR není zadarmo. Kdo by si to mohl dovolit? Bohatí samozřejmě. Na druhou stranu někteří lidé, kteří trpí genetickým onemocněním, hodně lobují za to, aby to bylo povolené.
Jsme ale schopní embrya takto geneticky upravovat?
Technicky na to ještě nejsme připravení. He Jiankui do toho skočil rovnýma nohama a z nějakého záhadného důvodu na tom jsou ty děti nejspíš dobře. Ale docela nedávno vyšel výzkum, kdy se zjistilo, že velká část embryí, která upravíme CRISPRem, mají obrovské chromozomální změny, které jsou neslučitelné s životem. Protože CRISPR v embryích funguje trochu jinak než v dospělých lidech a ve chvíli, kdy vezmete embryo nějakého páru a upravíte ho, tak je velká šance, že tím to embryo úplně zničíte.
Vraťme se k vašim zkušenostem se studiem a výzkumem. Můžete po této stránce srovnat Berkeley, Brno a Berlín?
Berkeley je mekka vědy i CRISPRu, hned vedle je Silicon Valley. To se těžko srovnává. Ale myslím si, že v Česku máme výzkum na světové úrovni. Konkrétně Brno je opravdu hodně pokrokové, co se výzkumu týče, máme tady CEITEC, což je institut světového formátu. Berlín a Brno jsou pak srovnatelnější, než Brno a Berkeley. Nejde tady ale vůbec o kvalitu vědy, nebo kvalitu mozků, jde o to financování a podporu, kterou dostáváme. V Berkeley a v Kalifornii obecně jdou do výzkumu obrovské peníze a zvlášť do výzkumu CRISPRu. Věda sama o sobě je pro vědce láska, ale taky z něčeho potřebujeme zaplatit nájem. Takže pokud je financování nastavené tak, že jsou lidé nuceni odcházet z vědy jenom proto, aby byli schopni uživit svoji rodinu, tak samozřejmě nemůžeme čekat, že tady budeme mít do pěti let Nobelovku.
MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT: Sto tisíc balónků na výstavě v Prioru v Brně. Společně tvoří zoo, podívejte se
Co motivuje ve vědě přímo vás?
Pro mě je věda životní mise, poslání. Tam žádná jiná motivace ani být nemůže, protože věda je neskutečným způsobem frustrující. Často se vám nedaří, moje dizertace je toho příkladem. Pravidelně přednáším na letních školách v Brně, které pořádá Centrum pro talentovanou mládež pro studenty účastníci se soutěže Středoškolská odborná činnost. Tam jsem se setkala s tím, že spousta těch dětí si myslí, že být vědec znamená mít každý týden heuréka moment, přitom to znamená, že každý pátek se jdu zhroutit na gauč.
Co vás k vědě přivedlo?
Nějaké náznaky u mě byly už od dětství. Například mě hrozně bavilo dělat různé experimenty a některé i docela nechutné. Když jsem byla na gymplu, chytila jsem vši a doma jsem říkala mámě: mami, já mám vši, to je skvělý, můžu je dát pod mikroskop. Udělala jsem si na sklíčku preparát, dala jsem tam tu veš a donesla jsem to do školy, abychom se mohli podívat pod mikroskop všichni. Spolužáci mi řekli, že jsem nechutná. A sbírala jsem i větší živočichy, jako třeba šneky a žáby. Ale v matice jsem třeba byla jedna z nejhorších ze třídy. Spousta lidí si myslí, že když nemají dobrou známku třeba z matiky nebo z fyziky, tak nemůžou být vědci, ale já jsem měla jeden rok z matiky dokonce čtverku.
Jakého vědeckého objevu nebo pokroku byste se chtěla dožít?
Toho, že CRISPR bude dostupný lidem, kteří ho potřebují. Aby mohl zachraňovat lidské životy, to je podle mě i důvod jeho objevu. Opravdu bych se chtěla dožít toho, že pacient s genetickým onemocněním půjde k doktorovi, ten mu píchne CRISPR a za pár týdnů bude pacient vyléčený na celý život. A myslím si, že se toho dožiju. Protože už tady CRISPR máme a zachraňuje alespoň lidi se srpkovitou anemií. Což mi dává naději, že i to, co já dělám, má nějaký smysl a význam a třeba by to mohlo někdy v budoucnu přispět. Takový malý dílek do toho velkého puzzle.
Medailonek:
- Alžbětě Ressnerové je třicet let, pochází z Příbora a kromě vědy má ráda také umění. Dokonce se rozhodovala mezi studiem biologie a výtvarného umění. Teď už nemaluje, baví ji ale šít, fotografuje na analog, hraje na housle a občas zpívá s kapelou. Po maturitě na gymnáziu v roce 2012 vystudovala na Masarykově univerzitě bakaláře v oboru experimentální biologie. Následně začala v Brně také magisterské studium v oboru imunologie, po návratu ze studijního pobytu v Heidelbergu ale studium ukončila a přihlásila se na studium molekulární medicíny na univerzitě v Berlíně. Promovala v roce 2018, poté v Brně rok pracovala na výzkumu nanorobotů. Po skončení výzkumu začala v Brně své doktorské studium, nyní je v pátém ročníku a čeká ji obhajoba disertační práce.
