28. října 2009 15:38 Lidovky.cz > Relax > Věda

V laboratoři se zrodil nejchytřejší potkan světa

Genetickou manipulací vzniklá zvířata představují cenný model pro studium fungování paměti   | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Genetickou manipulací vzniklá zvířata představují cenný model pro studium fungování paměti | foto:  Šimon, Lidové noviny

V laboratořích šanghajské university a na Medical College of Georgia v americké Augustě přišli na svět extrémně chytří potkani. Cílený zásah do dědičné informace jim posílil mozek natolik, že ostatním příslušníkům svého druhu dávají na frak ve většině potkaních "IQ testů". Vědci se také snaží získat chytřejší psy.

Biolog Deheng Wang pokřtil nový kmen hlodavců Hobbie-J - podle extrémně chytrého potkana, jenž je oblíbeným hrdinou čínských obrázkových dětských knížek. Americko-čínský tým představil potkany Hobbie-J v časopise PLoS ONE.

Myší "super Jordan" Hobbie-J vznikl genetickou úpravou potkanů kmene Long Evans. Ti patří mezi potkaní génie: cestu bludištěm ke kousku čokolády si pamatují celou minutu. Po "přeměně" na kmen Hobbie-J najdou cestu i po třech minutách.

Podobně zdatně si vedou HobbieJ i ve "vodním bludišti". Nádrž se zakalenou vodou skrývá v jednom místě pod hladinou malou plošinu, na kterou může potkan vylézt a odpočinout si od plavání. Napoprvé narazí na plošinu jen náhodou. Její polohu si zapamatuje podle značek umístěných na stěnách nádrže a při druhé nedobrovolné koupeli už těží ze vzpomínek. Hobbie-J vyhledá plošinu dvakrát rychleji než potkani Long Evans.

Potkan s upravenou dědičnou informací nezaváhá, ani když vědci ze stěn nádrže některé orientační značky odstraní. Potkani kmene Long Evans v této situaci začnou bloudit.

Genetická modifikace zvýšila beztak úctyhodný "intelekt" potkanů Long Evans na úroveň, která se zdá vědcům až neskutečná.

"Je to jako kdybyste vzali basketbalistu Michaela Jordana a proměnili jej na super Jordana," říká Wang. "Matematika ale z něj ale nikdo neudělá," poukazuje na limity potkanů Hobbie-J vedoucí výzkumného týmu Joe Tsien. "Je to přece jen pořád jen potkan." 

Omlazený mozek Potkani Hobbie-J vděčí za své "zmoudření" celkem jednoduchému zásahu do dědičné informace. Tsien a jeho spolupracovníci spojili gen kódující bílkovinu NR2B s částí genu pro kalmodulin-dependentní kinázu II. Tento "hybridní" gen pak vnesli do dědičné informace raného potkaního embrya.

Po přenosu do dělohy náhradních matek se ze zárodků narodili potkani se zvýšenou produkcí bílkoviny NR2B v mozkové kůře a oblasti zvané hipokampus - tedy tam, kde v mozku vznikají velká množství kalmodulin-dependentní kinázy II. Tyto oblasti jsou zároveň důležité pro ukládání informací do paměti.

Bílkovina NR2B je součástí kanálu, kterým proudí mezi nervovými buňkami ionty. Kanál mezi dvěma neurony se otevře, když ty jsou oba podrážděny ve stejný okamžik. Díky průtoku iontů si nervový signál "prošlapává cestičku" mozkem. Příště proběhne vzruch po stejné dráze mnohem snáze a rychleji.

Právě toto "prošlápnutí cestičky" je základem vzpomínky na informaci uloženou do paměti. Vzruchy, které proběhly mozkem potkana při hledání čokolády v bludišti, cestují při druhé výpravě do stejného bludiště mezi stejnými neurony s menšími obtížemi. Proto zvíře nemá problém s orientací.

V iontovém kanálu může bílkovinu NR2B nahradit podobná bílkovina NR2A. V její přítomnosti se ale kanál uzavírá pro tok iontů o zlomek sekundy rychleji. "Prošlápnutí cestičky" není důkladné a vybavení vzpomínky je obtížnější.

Joe Tsien vyšel z faktu, že v mozku novorozenců převažuje v iontových kanálech bílkovina NR2B. Ta s postupujícím věkem mizí a je nahrazována bílkovinou NR2A. Proto mají děti i mláďata zvířat "hlavy otevřené" a proto s postupujícím věkem schopnost učit se a pamatovat si klesá. Potkan Hobbie-J má díky zvýšené produkcí bílkoviny NR2B omlazený mozek.

Doggie a spol.
Už v roce 1999 využil Joe Tsien zvýšenou produkci bílkoviny NR2B k posílení výkonnosti mozku u laboratorních myší. Vytvořil kmen myší označovaný jako Doogie. Ty vynikaly nad obyčejnými myšmi například pamětí nebo orientací v prostoru. V některých testech dosahovaly až pětkrát lepších výsledků než myši s normální produkcí bílkoviny NR2B v mozku.

Dnes znají vědci asi tři desítky různých zásahů do dědičné informace, které mají u laboratorních myší za následek zvýšení "intelektu". Myši "zmoudří" například po potlačení funkce genu pro kalcineurin, po vyblokování genu Cdk5 nebo naopak posílením činnosti genu Hras.

Kmeny chytrých myší a potkanů, jako je Doogie nebo Hobbie-J, neslouží vědcům jako odrazový můstek k cílené tvorbě lidských géniů. Jsou to vynikající modely, s jejichž pomocí vědci odhalují tajemství funkcí mozku.

Než představil Joe Tsien světu myš Doogie, byl mezi vědci hojně rozšířen názor, že mozek byl evolucí doveden k dokonalosti a umělým zásahem nelze jeho činnost vylepšit. Poznatky získané studiem mozku Doogie nebo Hobbie-J by mohly pomoci k hledání léků na Alzheimerovu chorobu a další typy demencí.

Na myších a potkanech s upravenou dědičnou informací můžeme také sledovat nežádoucí vedlejší efekty, které by při nových typech léčby hrozily. Například myši, které vděčí za výkonnější mozek zvýšené činností genu Hras, jsou výrazně náchylnější k nádorovým onemocněním. Myši, kterým zvýšilo výkonnost mozku vyblokování genu pro kalcineurin, jsou ustrašené a trpí stresem. Na vině je právě jejich vylepšená paměť. Nedovedou vyhnat z hlavy nepříjemné zážitky a neustále se bojí.

Pomůže hořčík?
"Neexistuje posílení mozku bez vedlejších účinků," řekl v rozhovoru pro týdeník Nature přední neurolog a laureát Nobelovy ceny Eric Kandel z newyorské Columbia University. "Často nám trvá celé roky, než odhalíme celé spektrum negativních vedlejších účinků. Tyhle myši nám pomáhají některá rizika odstranit. Ale momentálně by byly takové zákroky u člověka stále velmi riskantní."

Joe Tsien si je toho vědom. Jeho tým pokračuje ve výzkumu efektu zvýšené produkce bílkoviny NR2B. Soustředí se na zvířata s mnohem komplexnějším chováním a složitějším mozkem. Momentálně se snaží získat chytřejší psy. Zároveň věnují Tsienovi spolupracovníci velkou pozornost alternativnímu přístupu.

Prokázali, že pokud se v mozku zvýší hladiny iontů hořčíku, reagují na to neurony zvýšenou produkcí bílkoviny NR2B. A tak je možné, že se k lepší paměti a výkonnějšímu mozku nakonec nepropracujeme pomocí zásahů do lidské DNA, ale výživou s vyváženým zastoupením minerálních prvků.

NÁZORY: V kolika letech jste si vzali hypotéku?
NÁZORY: V kolika letech jste si vzali hypotéku?

Anonym, nechci aby věděli, děkuji 8) Uvažuji o hypotéce, byt nebo dům. Musím samozřejmě ještě šetřit aby mi ji vůbec dali. Ale radši platit 8tisíc hypotéku než podnájem. Chci se zeptat v kolika letech jste si ji vzali, na co a zda nelitujete. Je mi 26, bezdětná.