Vedci upravili DNA ľudských embryí metódou base editing tak, aby nevytvárali dôležitý proteín NANOG, a zistili, že bez neho sa nevytvorí správny epiblast – skupina buniek, z ktorej neskôr vznikajú tkanivá a orgány tela. Embryá sa pritom vyvíjali len približne týždeň a materiál pochádzal z darovaných spermií, vajíčok a embryí určených na výskum. Výsledok zároveň naznačuje, že ľudský embryonálny vývoj sa v niektorých bodoch odlišuje od toho, čo ukázali pokusy na myšiach.
‘Edited’ human embryos reveal secrets of our development — and fuel ethical debate.
Tím okolo vývinovej biologičky Kathy Niakan z University of Cambridge vyradil gén zodpovedný za tvorbu NANOG pomocou presnejšej techniky, než je bežné CRISPR–Cas9. Upravené embryá nedokázali vytvoriť správny epiblast, no vytvorili bunky, z ktorých neskôr vznikajú podporné štruktúry, ako placenta a žĺtkový vak. Práve to vedcov prekvapilo: u myší sa bez NANOG nevytvára ani žĺtkový vak.
Práca publikovaná v Nature je dôležitá z dvoch dôvodov. Po prvé, spresňuje, akú úlohu má NANOG v ranom ľudskom vývoji. Po druhé, ukazuje, že pri ľudských embryách nemožno vždy vychádzať len zo zvieracích modelov. Ak chcú vedci lepšie rozumieť normálnemu vývoju embrya a časom zlepšovať reprodukčné technológie, takéto poznatky sú podľa odborníkov dôležité.
Nová štúdia zároveň prišla v čase, keď sa v tom istom mesiaci objavila už druhá správa o presnej úprave genómu ľudských embryí. Aj preto viacerí výskumníci upozorňujú, že etická debata o zásahoch do embryí sa nedá ďalej odkladať. V tomto prípade nešlo o snahu predchádzať dedičným chorobám, ale o základný výskum ľudského vývoja. Samotný technický pokrok však podľa odborníkov zvyšuje naliehavosť otázok, kde by mali byť hranice takýchto zásahov.
Predchádzajúci výskum z laboratória Kathy Niakan používal pri ľudských embryách CRISPR–Cas9 na vypnutie proteínu OCT4. Táto metóda však reže obe vlákna DNA, a preto je menej presná. Pri interpretácii výsledkov potom vzniká problém: zastavil sa vývoj pre odstránenie sledovaného génu, alebo ho poškodili nechcené zásahy inde v genóme? Base editing mení iba jednu bázu DNA a podľa dvoch prác zverejnených tento mesiac sa zdá, že genóm poškodzuje menej.
To môže výskumníkom umožniť čistejšie sledovať, akú úlohu majú jednotlivé proteíny v ľudskom embryu. Z praktického hľadiska ide najmä o presnejšie pochopenie najrannejších štádií vývoja. Z dlhodobejšieho pohľadu by sa tým mohla spresniť aj úvaha, či budú podobné techniky raz vhodné na prevenciu niektorých genetických ochorení. Odborníci však zároveň zdôrazňujú, že k prípadnému klinickému použitiu je stále veľmi ďaleko.
NANOG patrí medzi kľúčové regulátory raného vývoja. V tejto práci sa ukázalo, že pri ľudskom embryu je nevyhnutný pre správne vytvorenie epiblastu, teda bunkovej populácie, z ktorej sa neskôr formuje samotné telo. To je hlavné zistenie štúdie.
Snímka zobrazuje: A human embryo ‘base edited’ so that it can’t produce a key protein (right), fails to form the mass of cells that gives rise to tissues and organs. A.
Zároveň sa ukázalo, že neprítomnosť NANOG nezabránila vzniku buniek smerujúcich k podporným štruktúram, ako sú placenta a žĺtkový vak. Práve tento rozdiel oproti myšiam je dôležitý. Pripomína, že nie všetky mechanizmy opísané na zvieratách sa dajú bez výhrad preniesť na človeka.
V širšom vedeckom kontexte je to podstatné preto, že raný embryonálny vývoj rozhoduje o tom, ako sa neskôr rozdelia jednotlivé bunkové línie. Ak výskumníci lepšie pochopia tieto najskoršie kroky, môžu presnejšie interpretovať, prečo sa časť embryí nevyvíja normálne alebo prečo niektoré reprodukčné postupy zlyhávajú. Toto je všeobecný význam takéhoto výskumu, nie nový konkrétny výsledok tejto jednej práce.
Prečo nestačia len zvieracie modely
Pokusy na myšiach sú vo vývinovej biológii základným nástrojom, no táto štúdia znovu ukazuje ich hranice. Ak sa úloha toho istého proteínu líši medzi myšou a človekom, vedci musia byť pri prenášaní záverov opatrní. Pri najrannejších štádiách vývoja môžu aj malé rozdiely znamenať odlišný priebeh ďalšieho rastu embrya.
To neznamená, že zvieracie modely strácajú význam. Stále umožňujú sledovať procesy, ktoré by pri ľudských embryách nebolo možné skúmať v rovnakom rozsahu. Táto práca však ukazuje, že pri niektorých otázkach je priame skúmanie ľudského materiálu nenahraditeľné, ak má byť odpoveď skutočne presná.
Pre medicínu je to dôležité najmä v oblastiach, ktoré súvisia s plodnosťou a raným tehotenstvom. Lepšie poznanie normálneho vývoja môže v budúcnosti pomôcť pri hodnotení kvality embryí alebo pri pochopení príčin neúspechu vývoja. To je všeobecné vysvetlenie možného významu, nie bezprostredný praktický výstup tejto štúdie.
Čím sa base editing líši od CRISPR–Cas9
CRISPR–Cas9 je známy tým, že cielene prereže DNA. Práve tento zásah však môže priniesť aj nežiaduce zmeny, ktoré sťažujú výklad výsledkov. Ak sa embryo prestane vyvíjať, vedci si nemusia byť istí, či to spôsobilo odstránenie sledovaného génu alebo vedľajšie poškodenie genómu.
Base editing funguje jemnejšie. Namiesto prerezania oboch vlákien DNA mení jednu konkrétnu bázu. Podľa tejto štúdie aj ďalšej práce z toho istého mesiaca sa zdá, že takýto prístup môže byť k genómu šetrnejší. Pre základný výskum je to veľká výhoda, pretože znižuje riziko, že výsledok skreslia nechcené zásahy.
Ani táto metóda však nie je bez problémov. Samotný článok pripomína, že bezpečnosť a spoľahlivosť úprav v embryách stále nie sú vyriešené. Presnejší nástroj ešte automaticky neznamená pripravenosť na klinické použitie.
Prečo je etická debata naliehavá
Výskum ľudských embryí sa už roky mieša s oveľa širšou debatou o tom, či je prípustné upravovať ľudský genóm tak, aby sa zmeny prenášali na ďalšie generácie. Najnovšia práca nebola zameraná na „vylepšovanie“ vlastností ani na priame klinické využitie. Išlo o skúmanie základných procesov vývoja. Napriek tomu posúva technické možnosti ďalej.
Práve v tom viacerí odborníci vidia problém aj výzvu zároveň. Kým technické prekážky dlho odkladali zásadnejšie etické rozhodnutia, nové výsledky ukazujú, že táto výhovorka prestáva stačiť. Otázky, či a kedy je prípustné upraviť embryo, a čo znamená vedome vytvoriť dedičnú zmenu, zostávajú otvorené.
Podľa citovaných odborníkov sa v tejto oblasti zatiaľ neurobil veľký pokrok pri určovaní hraníc prijateľnosti. Diskusia sa teda netýka len bezpečnosti, ale aj spoločenských pravidiel, dohľadu a toho, aké ciele by vôbec mohli byť eticky obhájiteľné.
Čo ešte nevieme a čo bude nasledovať
Aj keď sa base editing javí ako presnejší nástroj, vedci stále zápasia s javom nazývaným mozaicizmus. To znamená, že úprava sa podarí len v niektorých bunkách embrya, zatiaľ čo iné zostanú nezmenené. Výsledkom je zmes rôznych buniek s nejasnými následkami pre prípadný ďalší vývoj plodu.
Práve preto odborníci hovoria nanajvýš o malom kroku vpred, nie o hotovej ceste ku klinickému použitiu. Aj keby sa base editing ukázal ako bezpečnejší než CRISPR–Cas9, stále by bolo potrebné vyriešiť viacero zásadných problémov. Z článku jasne vyplýva, že implantácia takto upravených embryí je z pohľadu bezpečnosti aj etiky stále veľmi vzdialená.
Najbližší význam podobných štúdií preto zostáva najmä vo výskume. Môžu pomôcť rozobrať úlohu ďalších proteínov a presnejšie zmapovať, ako sa v prvom týždni po oplodnení formujú základné bunkové línie. Súčasne však budú zrejme zvyšovať tlak na to, aby vedecký pokrok sprevádzali jasnejšie etické pravidlá.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
