Pochybování o autoritách je ve vědě stejně neobvyklé jako všude jinde. Má to pragmatické důvody: „Pokud provádíte výzkum, o kterém vám všichni říkají, že nemůže uspět, v 99 procentech případů to tak skutečně bývá,“ říká profesor Jiří Forejt z Ústavu molekulární genetiky AV ČR. „Ale umění je poznat, kdy nemají pravdu.“ Za tohle umění se můžete dočkat i Nobelovy ceny.
Stejně jako odborníci, které švédští akademici ocenili letos za jejich přínos k pokroku v medicíně. Ani jeden z nich se však nezabýval přímo člověkem. Poskytli však lékařům a výzkumníkům cenné nástroje k poznání biologických a především genetických zákonitostí. Bez jimi vyvinutých postupů se dnes neobjede ani základní výzkum, ani specializovanější lékařský výzkum.
Na tři díly za dva objevy
„V ceně jsou zahrnuty dva zásadní objevy,“ říká profesor Forejt. Přesto je cena rozdělena rovným dílem mezi tři vědce. Důvodem je fakt, že dva z nich pracovali nezávisle na sobě na stejné problematice a přibližně ve stejné době přišli se stejnými výsledky.
Ale začneme od vejce, respektive oplodněného savčího vajíčka. První oceněný, Brit Martin J. Evans, se významně podílel na objevu embryonálních kmenových buněk.
To je neobyčejně tvárný materiál. Profesor Forejt říká: „Každá embryonální kmenová buňka na Petriho misce je vlastně celý organismus. Obsahuje totiž informaci a potenciál, aby se z jedné buňky mohl vyvinout celý organismus.“
Teoreticky stačí v tomto stadiu vyřadit gen, a živočich se pak vyvine s touto změnou ve všech buňkách těla. Odtud plyne velká část kontroverze a spory okolo tohoto vědního pole: možnosti se zdají být téměř neomezené.
V 80. letech však Evans a jiní teprve pokládali jeho základy. „Evans jako první izoloval embryonální kmenové buňky, které se daly pěstovat v tkáňové kultuře v laboratoři,“ přibližuje profesor Forejt.
Brit Martin Evans - za zásluhy o vědu v roce 2004 povýšen do šlechtického stavu - se významně podílel na tom, že věda se s tvárným materiálem embryonálních kmenových buněk naučila pracovat. Otevřela se tak cesta k tzv. funkční analýze genomu u vyšších organismů - tedy poznávání vlivu jednotlivých genů na jejich chod.
To byla také motivace Evansova výzkumu, říká profesor Jiří Forejt: „Cílem bylo především vytvořit nástroj pro poznávání funkce genů.“ Vědcům se dařily zásahy do buněk rostoucích v laboratoři. Ale zásah, který by ovlivnil celý organismus, byl mnohem náročnější. Objev embryonálních kmenových buněk poskytl nové možnosti. Jejich podobu určili další dva nositelé letošní Nobelovy ceny.
Dobře mířená rána
Italoameričan Mark Capecchi a Angloameričan Oliver Smithies se dlouhodobě zabývali možností ovlivňovat geny.
Postupně se jim podařilo zvládnout metodu tzv. homologní rekombinace, známou do té doby jen u bakterií. Oba postupně zjišťovali, že postup známý u bakterií by se dal uplatnit i u vyšších organismů. Nakonec se jim podařilo zvládnout výměnu jednoho určitého genu. „Přestože v té době platilo jako dogma, že něco takového u vyšších organismů není možné,“ vysvětluje profesor Jiří Forejt.
Na konci 80. let se výzkumy záměny genů a embryonálních buněk spojily. V roce 1989 se objevila první vědecká zpráva o myši, která se narodila z kmenových buněk s vyřazeným genem. Od té doby počet takto upravených „knokautovaných“ myší vzrůstal exponenciální řadou.
Výzkum používá tyto „myší modely“ k pochopení genetických poruch (cystické fibrózy atp.), ale také pro pochopení základních zákonů vývoje organismu. „Knokautovaná“ myš ovlivnila všechny oblasti medicíny.
***
Nobelovu cenu za medicínu získali objevitelé základní metody genového inženýrství
Jak knokautovat myš Tak to se spojenými silami naučili tři nositelé Nobelovy ceny za medicínu. Obyčejný smrtelník si to doma asi nevyzkouší, ale jinak se dnes myši knokautují v laboratořích po celém světě. Jde o neocenitelný nástroj tzv. funkční genetiky: tedy poznávání funkce genů v organismu.
první krok: gen
1/ Laboratorní kultura kmenových buněk Z málo vyvinutých myších zárodků (ve fázi tzv. blastocysty) se v laboratoři kultivují embryonální kmenové buňky (dál jen EK buňky)
4/ Množení kmenových buněk Z celkové populace se vyberou kmenové buňky s požadovanou genetickou změnou na základě vloženého „doprovodného“ úseku DNA, který je odlišuje od ostatních buněk. Tyto se pak namnoží. druhý krok: od genu k myši
5/ Změněné kmenové buňky se zavedou do vajíček v těle náhradní matky Vznikne „strakatá“ myš, tzv. chiméra (podle příšery z řecké mytologie složené z různých částí těl několika druhů zvířat).
6/ Množení chimér Vědci nechají chiméry rozmnožit. „Knokautované myši“, u kterých je cílový gen vyřazen, tvoří jen část jejich potomků, u nichž došlo k vhodné genetické kombinaci.
2/ Vytvoření genové náhrady Úsek DNA, který má nahradit cílový gen, tvoří několik dílů: stejná DNA jako nahrazovaný gen, vložená DNA (ta nahrazovaný gen znehodnotí, takže nefunguje) a identifikační úsek, který ji umožňuje odlišit od jiných buněk („marker“).
3/ Nahrazení úseku V buňce pak proběhne nahrazení původního genu za nefunkční náhradu.
