Zatím však neměli odborníci možnost porovnat kompletní dědičnou informaci rodičů a jejich dětí. První vlaštovkou na tomto poli je počin amerických vědců pod vedením Lynna Jordeho z University of Utah v Salt Lake City a Davida Galase z Institute for Systems Biology v Seattlu, kteří určili pořadí všech písmen genetického kódu v DNA rodičů, jejich dcery a syna.
Nejprve rozbít, pak slepit Porovnáním dědičné informace rodičů a jejich potomků se dá určit, kolik nových chyb čili mutací vyvstane v lidské DNA s každou novou generací. Lidský genom sestává ze tří miliard písmen genetického kódu a obsahuje asi 23 tisíc genů.
Vědci zatím odhadovali, že oproti otci a matce má potomek pozměněnou dědičnou informaci zhruba na 150 místech. Jak ale ukázala analýza dědičné informace příslušníků americké rodiny, každý rodič předal dítěti jen 30 mutací. Naše dědičná informace je zřejmě výrazně odolnější, než se genetici domnívali. Na definitivní závěry je však ještě příliš brzy.
Množství mutací zcela jistě závisí i na prostředí, v jakém žijeme. Rodiče, kteří byli vystaveni některým chemikáliím nebo radioaktivitě, předají potomkům DNA poškozenější. Stejně tak se zřejmě na kvalitě dědičné informace projeví i stáří rodičů. S postupujícím věkem riziko mutací narůstá. Většina chyb v DNA nemá na zdraví dětí žádný vliv. Přesto je důležité vědět, jak často k mutacím u člověka dochází.
„Četnost mutací jsou naše vnitřní hodiny. Pokaždé když tiknou, získáme novou variantu dědičné informace. A my potřebujeme vědět, jak rychle tyto hodiny tikají,“ říká Lynn Jorde. „Nakonec se ukázalo, že tikají dvakrát pomaleji, než jsme se domnívali.“
Porovnání kompletních genomů rodičů a jejich dětí ukázalo vědcům i to, jak se „míchají“ geny při vzniku lidských pohlavních buněk. Lidské vajíčko i spermie nesou poloviční dědičnou informaci. Vznikající pohlavní buňka „natrhá“ své dvě úplné sady genů na různě velké kusy, z těch pak vybere různé části a „slepí“ jedinou kompletní sadu.
Vědci tušili, že se dědičná informace neškube a nekombinuje zcela náhodně. A to se také potvrdilo. Zhruba 60 procent všech takových změn v dědičné informaci pohlavních buněk se odehraje v místech DNA, která jsou k tomu zvlášť náchylná. Výsledky těchto analýz zveřejnil prestižní vědecký časopis Science.
Čtyři ze sedmi zůstali ušetřeni Lynn Jorde a David Galas se po důkladném zvážení rozhodli pro čtení genomu rodiny, v které se vyskytují dědičné choroby. Oba rodiče jsou zdraví, ale každý nese v dědičné informaci dvě mutace, které u dětí vyvolaly extrémně vzácná dědičná onemocnění - Millerův syndrom a primární ciliární dyskinézii. Millerův syndrom se projevuje deformacemi tváře a končetin. Postihuje zhruba jednoho z milionu lidí a na světě jsou známy jen dvě rodiny, kde se choroba dědí z generace na generaci. Při ciliární dyskinézii nefungují postiženým lidem řasinky, jež mají za úkol posouvat hlen ven z plic a dýchacích cest. Tato dědičná choroba je častější. Vyskytuje se u jednoho z deseti tisíc lidí.
Pravděpodobnost, že někdo zdědí jak ciliární dyskinézii, tak Millerův syndrom, odhadují genetici na jedna ku deseti miliardám.
Porovnáním dědičné informace postižených dětí s přečtenou DNA zdravých lidí vědci potvrdili výsledky předchozího výzkumu, který odhalil čtyři geny, jejichž poškození je za obě choroby zodpovědné. Podobnou studii provedl i tým Jamese Lupského z Baylor College of Medicine v americkém Houstonu. Její výsledky otiskl přední lékařský časopis New England Journal of Medicine.
Lupski trpí vzácnou variantou choroby Charcot-Marie-Tooth, která narušuje funkce svalů a nervů v rukou a nohách. Předchozí genetická vyšetření neodhalila u Lupského žádnou známou mutaci a příčina jeho potíží zůstávala nejasná. Genetikovi rodiče nemocí netrpí a stejně tak jsou dědičné choroby ušetřeni i čtyři z jeho sedmi sourozenců. Tři zbývající sourozenci jsou postiženi podobně jako Lupski. Genetik proto přečetl svou vlastní dědičnou informaci a při jejím srovnání s vybranými úseky DNA pokrevních příbuzných narazil na dvě různé mutace v genu SH3TC2. O něm je známo, že se podílí na vzniku choroby Charcot-Marie-Tooth.
Ve dvou různých oblastech genu došlo k záměně jediného písmene genetického kódu. Gen s jedním typem poškození zdědil Lupski po otci, gen s druhou mutací získal od matky. Má tedy poškozeny oba geny a každý jinak. Právě kombinace obou mutací vyvolává projevy choroby Charcot-MarieTooth.
Zdraví sourozenci buď zdědili oba geny nepoškozené nebo mají poškozen jen jeden, a to mutací zděděnou po matce. Pokud by zdědili jeden poškozený gen s mutací, jakou měl Lupského otec a babička z otcovy strany, potýkali by se s problémy s nervem procházejícím zápěstím.
Na příkladu Lupského rodiny se také ukázalo, jak ošidné může být pro hledání příčin dědičného onemocnění pouhé hodnocení zdravotního stavu bez znalosti dalších okolností. Lupského dědeček trpěl ve stáří podobnými problémy se zápěstím jako jeho manželka. U něj však zjevně nešlo o dědičné postižení, protože v dědičné informaci nenesl ani jednu mutaci. Mnohem spíše poznamenala zápěstí genetikova dědečka profese tesaře, kterou provozoval padesát let.
Rychlejší a levnější Kompletní DNA příslušníků jedné rodiny bylo možné přečíst jen díky úžasnému pokroku v genetice. První lidský genom byl nahrubo přečten v roce 2000. Skládal se z úseků DNA několika různých lidí, padly na něj tři miliardy dolarů a jeho kompletace zabrala početnému mezinárodnímu konsorciu genetiků deset let. Lupského genom byl přečten za 50 000 dolarů během několika týdnů. Dílčí čtení DNA jeho příbuzných vyšlo u každého na 4 000 dolarů. Jorde a Galas neutratili za čtení genomu každého člena postižené rodiny víc než 10 000 dolarů a také oni postupovali přímo závratnou rychlostí.
Trend ke stále levnějšímu, rychlejšímu a přesnějšímu čtení dědičné informace dál pokračuje a to znamená, že se čtení kompletní DNA jednotlivých lidí posouvá z kategorie výjimečných počinů do reality všedního dne.
„Můžeme předpokládat, že se informace vyvozené z kompletních genomů příslušníků dané rodiny stanou v blízké budoucnosti nedílnou součástí zdravotní dokumentace,“ konstatuje v závěru studie týmu vedeného Jordem a Galasem.
O autorovi| JAROSLAV PETR, Autor je profesorem České zemědělské univerzity a pracuje ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi
