Byli jsme naivní, museli uznat genetici. Přečtení většiny písmen dědičného kódu člověka ukázalo, že máme mnohem méně genů, než se čekalo, a že se příliš neliší od jiných živočichů.
V Bílém domě se 26. června roku 2000 za přítomnosti tehdejšího amerického prezidenta Billa Clintona setkali genetici Francis Collins a Craig Venter. „Tento přelomový úspěch povede k nové éře molekulární medicíny, k éře, která přinese nové způsoby prevence, diagnostiky a léčby chorob,“ předestřel svoji vizi Bill Clinton. Prostřednictvím televizního mostu byl památnému okamžiku přítomen i britský premiér Tony Blair a přední britský genetik John Sulston.
Collins a Sulston zastupovali obří mezinárodní konsorcium Human Genome Project, které se čtení lidského genomu věnovalo patnáct let a utratilo přitom tři miliardy dolarů. Venter reprezentoval vlastní soukromou společnost Celera Genomics, jež sice vstoupila do čtení kompletní lidské DNA později, ale v nevyhlášeném závodě nakonec zvítězila.
Venter byl při čtení lidské DNA nejen rychlejší, utratil „pouhých“ 300 milionů dolarů, a získal dokonce o něco kompletnější genom. Venter zvolil podstatně přímočařejší, ale obtížnější způsob čtení DNA. Mohl si to dovolit jen díky tomu, že Human Genome Project průběžně zveřejňoval výsledky čtení lidské DNA náročnější metodou, jež je mnohem méně náchylná k chybám. Vědci z Celery Genomics tak trochu „opisovali“ od svých konkurentů a mohli průběžně korigovat chyby, jichž se zákonitě dopouštěli. Remízu vyhlášenou v Bílém domě tak všichni zúčastnění vnímali jako spravedlivou.
Je těžké představit si nesourodější dvojici než Collins a Venter. Prvně jmenovaný je znám jako silně věřící křesťan přesvědčený o tom, že přečtením genomu se lidstvo vrací do dob, kdy Ježíš zázračně uzdravoval nemocné a oživoval mrtvé. Venter představuje prototyp tvrdého genetického podnikatele, který se nevyhýbá kontroverzním počinům a na přední místo hodnotového žebříčku staví finanční profit. Ne nadarmo si vysloužil přezdívku „Bill Gates genetiky“. I proto netrvalo příměří mezi oběma týmy dlouho. Při publikování výsledků v prestižních vědeckých týdenících Nature a Science už opět převládla řevnivost obou týmů a ty postupovaly na vlastní pěst.
„Díry“ zdraví neohrozí A jaká překvapení čtení lidského genomu přineslo?
Za prvé: člověk má poměrně málo genů – jejich počet se odhaduje na 23 tisíc, což není o mnoho více, než mají mnozí bezobratlí tvorové. Mezi zástupci pozemské flóry najdeme druhy, které nás objemem dědičné informace i počtem genů hravě zastíní. Původní odhady se pohybovaly i nad hranicí 100 tisíc.
Za druhé: lidské geny se příliš neliší od genů jiných živočichů. Rozhodně se nesplnilo očekávání, že by v lidském genomu mohly existovat geny pro „člověčenství“, které jsou zodpovědné za typické lidské vlastnosti a zvířata je postrádají. Vědci si hodně slibovali od přečtení kompletního genomu šimpanze, který je naším nejbližším živočišným příbuzným. Ani šimpanzí genom však záhadu genetických základů lidské výjimečnosti nevyřešil. Mezi lidmi a šimpanzi existují určité rozdíly v jednotlivých genech, ale ty se nezdají natolik závažné, aby vysvětlovaly zásadní odlišnosti ve fungování lidského a šimpanzího mozku. Genetici nyní tíhnou k názoru, že jedinečnost člověka vyvěrá z organizace jeho genomu, z interakcí mnoha různých genů. Hodně si slibují od detailnějšího čtení genů neandertálce.
Za třetí: v lidském genomu mohou chybět poměrně rozsáhlé úseky, a přesto to nemá pro nositele těchto „děr“ zjevné následky na zdraví.
Za čtvrté: některé úseky se vyskytují v lidském genomu zmnožené hned několikrát. Počty těchto úseků mohou ovlivňovat lidské vlastnosti, třeba náchylnost k některým civilizačním onemocněním.
Postačí pár dní Dnes je čtení DNA neskonale rychlejší, jednodušší a lacinější, než bylo před deseti lety. Kompletní lidský genom lze přečíst během několika dní. Dnešní systémy čtení dědičné informace využívají zcela nových technických postupů. Genetici odeberou kapku krve nebo provedou stěr dutiny ústní. Postačí poměrně malé množství DNA, kterou není třeba zdlouhavě kopírovat v laboratoři. Prozatím se kompletní genomy čtou pro výzkumné účely v rámci náročných vědeckých projektů a cena za jeden stále převyšuje 10 000 dolarů. I tak byl kompletně přečten genom stovek lidí a desítky z nich souhlasily, aby jejich DNA byla pro potřeby dalšího výzkumu zveřejněna na internetu. V blízké budoucnosti by mohla cena klesnout pod tisíc dolarů. Tím se otevře prostor pro soukromé firmy, které budou čtení nabízet například pro kvalifikovaný odhad dědičných zdravotních rizik, jimž konkrétní člověk čelí. I pak bude „zákazník“ pro interpretaci dat ze svého genomu potřebovat pomoc vysoce kvalifikovaných lékařů a genetiků. Naplňuje se i předpověď Billa Clintona o přínosu genetiky pro medicínu. Výzkum dědičné informace nádorů odhalil dosud netušené zákonitosti vzniku rakoviny. Ukázalo se například, že mnohé nádory, jejichž buňky se jeví pod mikroskopem jako stejné, vznikly ve skutečnosti úplně jinými mechanismy. Tyto skryté rozdíly mají zásadní vliv při reakci pacientů na léčbu.
Platí to i opačně. Různé typy nádorů sdílejí některé mechanismy, jež se významně podílejí na rakovinném bujení a jsou důležité pro léčbu. Například poškození genu IDH1 kódujícího enzym izocitrátdehydrogenázu bylo nejprve při testování nádorů tlustého střeva objeveno jen u jednoho pacienta a bylo považováno za bezvýznamné. Stejná mutace však byla následně odhalena u osmi procent vzorků odebraných pacientům s leukemií a u 12 procent pacientů se smrtícím nádorem mozku. Tak se ukázalo, že mutace genu IDH1 narušuje odbourávání zplodin látkové výměny s rakovinotvornými účinky.
Podobné objevy otevírají cestu k vývoji nových léků, kterými bude možné posílit účinky stávající léčby nádorových onemocnění. V dohledné době by se měly naplnit databáze údaji o dědičné informaci 25 tisíc nádorů. Přesto je genetika v odhalování tajů rakoviny stále na počátku.
Kniha osudu? To ne!
„Den G“, jak se 26. červnu 2000 začalo záhy přezdívat, byl pro politiky i genetiky jedinečnou příležitostí k předestření smělých vizí. Ty se začínají pomalu uskutečňovat. Lékaři vytěžili z lidského genomu celou řadu poznatků o dědičných chorobách, které jsou vyvolány poškozením jediného genu. Otevřeli tak nové možnosti pro léčbu náhradou zničeného genu za gen plně funkční. Takzvaná genová terapie si připsala na své konto řadu úspěchů, například léčbu některých typů dědičné slepoty.
Také mnohem častější choroby jako infarkt myokardu, Alzheimerova choroba nebo cukrovka mají své genetické pozadí. To je však mnohem komplikovanější. K jejich vzniku přispívá komplexní souhra velkého počtu genů, z nichž každý se podílí na sklonu k chorobě jen velmi málo. Stanovit na základě testů zacílených na tyto „rizikové“ geny zdravotní vyhlídky konkrétního člověka je prakticky nemožné. Odhalení „ochranných“ variant není zárukou zdraví. A naopak vlastník „rizikových“ variant genů nakonec onemocnět nemusí. Z analýz několika desítek genů nelze proto dělat s ohledem na riziko civilizačních chorob žádné významnější závěry.
Podstatně větší vypovídací hodnotu budou mít rizika určená na základě rozboru informací uložených v kompletním genomu. To se zřejmě podaří už brzy. Ani pak nebude lidský genom „knihou osudu“, kde je zapsáno, co nás čeká a co nás nemine. Člověk s dědičným sklonem k obezitě se může bránit zdravou výživou a zdravým životním stylem. Naopak kuřák bude čelit velkému riziku rakoviny plic, i když si neponese ve své DNA dědičnou zátěž pro toto onemocnění.
O autorovi| JAROSLAV PETR, Autor je profesorem České zemědělské univerzity a pracuje ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi.
