Odkiaľ pochádzame a kam ako ľudstvo kráčame? Na túto otázku hľadá odpoveď docent Vladimír Ferák, jeden z „otcov“ genetiky človeka v bývalom Československu, ktorý sa skúmaniu ľudskej DNA venoval pôvodne na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského, a v súčasnosti vo firme GHC Genetics SK. Rozprávali sme sa s ním o budúcnosti genetiky aj o „dizajnových deťoch“.
Prekvapenia, ktoré skrýva DNA
Máte ako genetik odpoveď na to, prečo ľudí fascinuje poznať ich pôvod?
Pred vyše 120 rokmi namaľoval Paul Gauguin známy monumentálny obraz s názvom „Odkiaľ prichádzame? Kto sme? Kam kráčame?“ Nebol prvý, kto si položil túto veľkú trojjedinú otázku. Naša civilizácia si ju kladie od nepamäti, vieme, že odpoveď hľadali už filozofi v antickom Grécku. Čím presnejšie vieme odpovedať na prvú otázku, odkiaľ prichádzame, tým spoľahlivejšie budú odpovede na tie ďalšie dve.
Na tú prvú otázku sa snaží odpovedať história alebo archeológia.
Počas posledných 20 – 25 rokov sa k ich úsiliu pridala genetika, keď sa naučila využívať skutočnosť, že aj to, čo nie je zapísané v knihách, matrikách, kronikách a v iných historických záznamoch, je aspoň sčasti zapísané v našej DNA. Posledných pár rokov sa to učíme dešifrovať a interpretovať.
Paul Gauguin namaľoval post-impresionistický obraz s názvom D’où Venons Nous / Que Sommes Nous / Où Allons Nous v roku 1897. Foto: Wikimedia.com
To je to, čo aj vás osobne fascinuje na genetickom výskume?
Na genetike ma najviac fascinuje, že sa dokáže kompetentne vyjadrovať aj k takým veciam, o ktorých by to pred zopár desaťročiami nikto nepredpokladal. Pred 65 rokmi, keď sa podarilo Watsonovi a Crickovi objasniť štruktúru DNA, nebolo ťažké sa dovtípiť, že je to objav s obrovským potenciálnym dosahom v medicíne. No absolútne nikomu na celom svete vtedy isto nenapadlo, že to vyvolá revolúciu v kriminalistike, lebo umožní jednoznačnú identifikáciu osôb na základe nepatrných biologických stôp, alebo pri spoľahlivom určovaní sporného otcovstva. A ešte pred 25 rokmi, keď sa už toto robilo bežne, by ani človeka s najbujnejšou fantáziou nenapadlo, že analýza DNA umožní sledovať migrácie ľudských populácií po kontinentoch. Alebo že sa podarí zistiť, aká časť našich génov a ktoré konkrétne pochádzajú od neandertálcov alebo od v tom čase ešte celkom neznámych denisovanov – ktorí by boli dodnes neznámi, nebyť analýzy DNA. To sú tie najneočakávanejšie, a preto najfascinujúcejšie výsledky, ktoré spoznanie štruktúry DNA umožnilo.
Veda ako biznis.
Švajčiarov vynález umožnil nájsť protilátku na smrtiaci vírus Zika
Poďme sa pozrieť na tretiu časť otázky, ktorú si položil Gauguin. Na to, kam ako ľudstvo kráčame. Čo všetko môže potenciálne genetika v budúcnosti ponúknuť?
Niektoré očakávania, keď zostaneme pri medicíne, sú veľmi realistické, iné vyzerajú realisticky, ale nie je celkom isté, že sa ich podarí realizovať, a niektoré ležia podľa môjho názoru úplne mimo reality.
Génová terapia a iné pokusy
Čo je podľa vás realistické?
Celkom realisticky sa dá očakávať, že pomocou analýzy DNA bude možné spoľahlivo diagnostikovať každé geneticky podložené ochorenie. To sa už dnes čiastočne deje: väčšinu monogénnych ochorení, teda takých, ktoré sú vyvolané mutáciou jediného génu, už analýzou DNA dokážeme odhaliť a postupne sa do tejto kategórie presúvajú aj ochorenia, vyvolané spolupôsobením viacerých génov. Podobne to platí aj pre nádorové ochorenia, pri ktorých sa analýza DNA využíva v čoraz väčšej miere.
Čo patrí do tej druhej skupiny?
Do skupiny, kde sú očakávania veľké, ale nie je celkom jasné, do akej miery sú aj realistické, patrí génová terapia, teda liečba geneticky podmienených a nádorových ochorení prostredníctvom úprav DNA.
A čo si o génovej terapii a liečbe geneticky podmienených ochorení myslíte vy?
Ja by som bol veľmi rád, keby táto terapia naozaj nastúpila na scénu a podstatnou mierou by pomohla pri liečbe genetických ochorení, aspoň tých monogénnych, zapríčinených zmenou alebo mutáciou jedného génu. Takých ochorení dnes poznáme asi päťtisíc, patrí medzi ne napríklad cystická fibróza, fenylketonúria, svalová dystrofia, hemofília a iné. Spomínam tie známejšie, ale je množstvo takých, ktoré sú relatívne neznáme, väčšinou preto, lebo sú veľmi zriedkavé. Aj keď ich je v súhrne toľko, že vo výsledku postihujú asi 1 – 2 percentá ľudí. Dúfam, že sa génová terapia stane štandardom pri liečbe väčšiny alebo aspoň mnohých týchto ochorení, aj keď ruku by som do ohňa za to nedal.
Vladimír Ferák patrí medzi zakladateľov genetiky v bývalom Československu. Foto: Miro Nôta
Aké tam vidíte prekážky?
Nie som odborníkom v tejto oblasti, ale so záujmom sledujem odbornú literatúru na túto tému. Vidím, že už azda 30 rokov sa hovorí: „To je otázkou 5 – 10 rokov a génová terapia bude v zásade vyriešená.“ Hoci sa do tejto oblasti vložil neskutočný objem finančných prostriedkov a pracovného úsilia, nevraviac o intelektuálnom vklade, stále to vyzerá tak, že je pred nami tých 5 až 10 rokov… No nechcem byť príliš pesimistický. V posledných pár rokoch zaznamenala génová terapia niekoľko skutočne významných úspechov.
Napríklad aké?
Boli vypracované protokoly na liečbu viacerých ochorení, niektoré z nich prešli úspešne potrebnými testami a aj sa v praxi realizujú, ďalšie sú v pokročilom štádiu príprav. Hlavnú zásluhu má na tom metodický zázrak súčasnej molekulárnej genetiky, nedávno vyvinutá metóda editovania genómu s neohrabaným názvom CRISPR-Cas9. Všeobecne sa očakáva, že táto metóda umožní zásadný prelom v oblasti génovej terapie; napokon, ukázala už svoj enormný potenciál pri genetických úpravách zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Hoci treba dodať, že to isté sa v minulosti očakávalo aj od iných metód…
Nór Per Grieg chce nakŕmiť svet lososmi.
Chová ich za pomoci umelej inteligencie
Dizajnované deti na mieru
Toto sú stále očakávania, ktoré sa zdajú byť realistické. Ktoré aplikácie genetického výskumu považujete za nereálne?
To je predstava, nádej alebo hrozba – podľa toho, ako sa na to pozriete – že bude možné vyrábať dizajnované deti, deti na želanie. Sci-fi literatúra sa takýmito deťmi len tak hmýri, v realite neexistujú a osobne som presvedčený, že v tejto oblasti sa nič zásadné neudeje ešte mnoho desaťročí.
Prečo si to myslíte?
Sú dve situácie, v ktorých je užitočné uvažovať o možnosti manipulovať DNA plodu. Jedna možnosť je, keď by sa takýmto spôsobom riešilo konkrétne genetické ochorenie. Druhá je, keby sa tým dieťaťu dali vlastnosti, ktoré sú z hľadiska rodičov alebo spoločnosti želateľné. Pri tej prvej vidím význam aj možnosť realizácie, hoci iba v nepatrnom počte reálnych situácií. Pri tej druhej jednak okamžite narazíme na množstvo etických problémov, jednak leží mimo možností súčasnej genetiky, a tam ešte veľmi dlho zostane.
Tak poďme po poradí. Čo si myslíte o úprave DNA plodu, aby sa predišlo nejakému genetickému ochoreniu?
Manipulácia DNA embrya je technicky možná, napríklad pomocou spomínanej metódy CRISPR-Cas9. Hoci v konkrétnych situáciách je to náročné, v princípe je to možné. To je to, čo vlani v novembri urobil čínsky biofyzik He Jian-kui, keď v oplodnenom vajíčku, v skúmavke, upravil gén CCR5 na verziu, ktorá znemožní, aby do leukocytov prenikol vírus HIV, spôsobujúci AIDS. Dvojčatá, ktoré sa potom narodili, pravdepodobne nemôžu ochorieť na AIDS. Tento čin vyvolal oprávnenú vlnu kritiky a negatívnych reakcií prakticky v celej odbornej aj laickej komunite.
Niet sa čo čudovať.
Presne tak, veď na prevenciu proti vírusu HIV netreba využívať takéto zložité a nákladné postupy, na to stačí obyčajný prezervatív. No keď sa povznesieme nad tento prípad, tak touto metódou sa dajú v budúcnosti opravovať aj mutácie zapríčiňujúce genetické ochorenia.
Slovenka, ktorá vedie na Oxforde vlastné laboratórium:
Veda potrebuje ženy
Dochádza aj v tejto oblasti k ďalším pokusom?
Napríklad v júli ohlásil ruský molekulárny genetik Denis Rebrikov úmysel použiť metódu CRISPR u piatich manželských párov, kde sú obidvaja manželia hluchí v dôsledku mutácie génu GJB2 v homozygótnom stave, čo značí, že mutáciu majú na obidvoch kópiách daného génu. Preto každé dieťa takýchto rodičov musí zdediť od obidvoch rodičov gén s mutáciou, čiže musí byť tiež postihnuté. Experimenty na myšacom modeli tohto ochorenia ukázali, že CRISPR pri jeho korekcii funguje, takže by nemali byť námietky proti použitiu tejto metódy aj u ľudí. Ale – a toto „ale“ je dôležité – situácie, v ktorých využitie takéhoto postupu prichádza do úvahy, sú v praxi extrémne zriedkavé. V realite je situácia takmer vždy taká, že iba časť gamét, čiže oplodnených vajíčok, zdedí nepriaznivú genetickú kombináciu, ostatné sú v poriadku.
Čo z toho vyplýva?
Najprv treba zistiť, či embryo má mutáciu, ktorú chceme korigovať, a to ešte pred jeho implantáciou v maternici. Metódy preimplantačnej genetickej diagnostiky sú už dávnejšie vypracované a spoľahlivo fungujú. Potom stačí vybrať embryo, ktoré neželanú mutáciu nemá. Nebudeme predsa vyberať také, ktoré mutáciu má, a potom ju náročným spôsobom – napríklad pomocou CRISPR-Cas9 – korigovať. Takže potreba editovať DNA embrya, aby sa nenarodilo s genetickým poškodením, sa naskytne naozaj zriedkavo. To, že Rebrikovovi sa podarilo nájsť päť manželských párov, kde obidvaja manželia sú postihnutí rovnakým typom geneticky podmienenej hluchoty je zapríčinené jednak tým, že pacienti pochádzajú z izolovanej sibírskej populácie, v ktorej je zodpovedná mutácia oveľa častejšia ako inde, jednak tým, že nepočujúci uzatvárajú nadnáhodne často manželstvá medzi sebou – lebo sa navzájom ľahšie dorozumievajú. Avšak to je u pacientov s inými genetickými ochoreniami skôr zriedkavosť.
Vášeň sa nehľadá v školských laviciach.
Mladá vedkyňa radí, ako nájsť, čo vás baví a presadiť sa
Potom máme tú druhú situáciu, keď chcú rodičia vštepiť dieťaťu nejaké vlastnosti, napríklad vysokú inteligenciu.
Predstava, že rodičia prídu na genetickú kliniku s požiadavkou, aby z ich ešte nenarodeného dieťaťa bol ďalší Einstein, Mozart alebo Federer, sa v sci-fi literatúre a filmoch objavuje bežne. Realita je oveľa prozaickejšia. Aj keď odhliadneme od etickej problematickosti takéhoto postupu a zostaneme v rýdzo odbornej rovine, je vytváranie takýchto geneticky dizajnovaných detí úplne mimo možností súčasnej vedy, a tam aj ešte veľmi dlho zostane.
Čo je na tom najťažšie?
Na genetickej determinácii takých komplexných vlastností, ako je inteligencia, nadanie, špecifický talent, fyzický vzhľad a podobne, sa zúčastňuje obrovské množstvo génov, regulačných oblastí a iných sekvencií DNA, z ktorých zatiaľ poznáme len nepatrný zlomok. Tie navyše medzi sebou interagujú spôsobom, ktorý zatiaľ nepoznáme ani len približne. To je celkom iná situácia, ako pri znakoch a vlastnostiach, podmienených jediným génom, ako sú napríklad krvné skupiny či monogénne dedičné choroby, alebo pri znakoch vyvolaných zopár dobre preštudovanými génmi, ako je napríklad pigmentácia kože, vlasov či očnej dúhovky. Ani povedzme modrooké dieťa dnes nedokážeme vyrobiť na želanie.
Toto bude do budúcna podľa vás možné?
Pigmentáciu oka podmieňuje iba zopár desiatok génov, ktoré zväčša už sú identifikované, takže si reálne možno predstaviť, že bude vypracovaný postup na ich editovanie. Hoci pevne verím, že v praxi sa nikdy nebude využívať.
Takže farba očí by sa dala nadizajnovať jednoduchšie, ako, povedzme, inteligencia?
Inteligenciu, nadanie a podobne komplexné vlastnosti dnes nevieme na úrovni DNA ani len identifikovať, nieto zlepšovať. Niet genetického laboratória, ktoré by dokázalo medzi vzorkami DNA určiť, ktorá patrí mimoriadne matematicky nadanému človeku, ktorá patrí víťazke súťaže krásy a ktorá hudobnému géniovi. Nikto to nedokáže. Keďže tieto vlastnosti nevieme na úrovni DNA zatiaľ ani identifikovať, nemôžeme ich vylepšovať. Nielen, že to nevieme, ale s najväčšou pravdepodobnosťou to ešte veľmi dlho ani vedieť nebudeme. Neviem ako vás, ale mňa osobne to skôr teší, ako zarmucuje.
Doc. RNDr. Vladimír Ferák, CSc.
Pôsobil na Prírodovedeckej fakulte UK v Bratislave, kde bol vedúcim katedry molekulárnej biológie a dve funkčné obdobia aj dekanom fakulty. Má vyše 30-ročné skúsenosti v oblasti analýzy ľudskej DNA a ako zakladateľ DNA identifikácie v bývalom Československu dostal cenu Forensica Magna od československej spoločnosti pre forenznú genetiku. Dnes pôsobí v laboratóriu GHC GENETICS SK.
Celý rozhovor s Vladimírom Ferákom o súčasnosti a budúcnosti genetického výskumu si môžete prečítať v špeciálnom vydaní Forbes NEXT. Kúpiť si ho môžete tu.
Našli ste chybu? Napíšte na editori@forbes.sk
