Genová terapie i v rozvojových zemích. Alžběta Ressnerová pracuje na snadnější aplikaci CRISPR-Cas9

„V podstatě máme stejné dilema jako Oppenheimer. Každou myšlenku, každý nástroj může člověk zneužít. V dnešní době se už neptáme, jestli dokážeme vylepšit člověka. To umíme, a lehce. Musíme se ovšem ptát, jestli bychom měli, jestli je to skutečně nutné.“ Doktorandka CEITEC VUT Alžběta Ressnerová v Innovative Genomics Institute v Berkeley zkoumala, jak dopravit „genetické nůžky“ na určený cíl v těle a odstranit nežádoucí mutaci, která způsobuje nevyléčitelnou nemoc. Třeba srpkovitou anémii, na kterou v roce 2021 umřelo 376 tisíc lidí. Kde jsou hranice při „editování“ lidí? Co znamená demokratizace genové terapie a jaký je recept vědkyně, která má v Americe už dvě nabídky na postdoka?

Magistra jste studovala v Berlíně, nechtěla jste tam na studium navázat?

Musím se přiznat, že jsem tehdy byla vyhořelá, protože studium bylo velmi náročné, a navíc jsem procházela těžkou životní situací, takže návrat do Česka pro mě znamenal návrat do přístavu. Plánovala jsem zůstat rok, dva a pak pokračovat ve studiu v zahraničí. Nicméně přišla velmi zajímavá nabídka z CEITEC – výzkum s nanoroboty, který mě natolik nadchnul, že jsem se rozhodla zůstat na doktorátu tady. Zpětně toho rozhodně nelituji.

Původně jste zvažovala zkusit Harvard, proč nakonec zvítězil CEITEC?

Rozhodující pro mě byla svoboda. Mohla jsem si výzkum vést směrem, jakým jsem chtěla. Můj vedoucí byl velmi vstřícný a nechával mi volnou ruku. To není standard. Často je to tak, že vám vedoucí práce říká, co máte dělat, a musíte splnit jeho hypotézu, kterou chce dokázat. Chybí tam kreativita. S tímto přístupem se setkávají studenti po celém světě. Najít vedoucího, který vám nabídne svobodu, je rarita.

Studovala jste molekulární medicínu, proč jste v Brně přeskočila na nanotechnologie?

Vždycky jsem chtěla propojovat genovou terapii s nanosvětem. I když jsem zpočátku s prof. Martinem Pumerou trochu odbočila a soustředila se jen na nanoroboty. Nakonec jsem ale svůj výzkumný záběr stočila zpátky a začala se znovu zajímat o metodu CRISPR, kterou jsem zkoumala v Berlíně. Jedná se o techniku genetického inženýrství, díky níž můžeme precizně editovat genomy živých organismů. Problém byl v tom, že můj vedoucí na CEITEC je odborník hlavně na nanotechnologie, v té druhé větvi – genové terapii – v podstatě mentora nemám. Proto jsem kontaktovala americký institut a zažádala o Fulbrightovo stipendium.

Které jste získala, konkrétně Fulbright-Masarykovo stipendium. Gratuluji! Jaké bylo výběrové řízení?

Děkuji. Musela jsem mít napsaný výzkumný projekt, kterému se chci v Americe věnovat, životopis, zvací dopis z hostitelské instituce, tři doporučující dopisy, pochopitelně skvělou angličtinu a taky jsem musela doložit svoji aktivní účast v občanském nebo veřejném životě, stejně jako měl Tomáš Garrigue Masaryk. Při rozhovoru s výběrovou komisí musíte stáž obhájit. Musíte mít neprůstřelné argumenty na otázku, proč výzkum nelze udělat někde v Evropě – aby se předešlo zájemcům, kteří tam nechtějí kvůli výzkumu, ale kvůli dovolené v Americe.

Jak jste argumentovala Vy?

U mě to bylo jednoduché. Innovative Genomics Institute v Berkeley je ve výzkumu metody CRISPR nejlepší na světě. Institut založila laureátka Nobelovy ceny, biochemička Jennifer Doudna, která v roce 2012 spolunavrhla systém CRISPR-Cas9 jako programovatelný nástroj pro editování genomu, což je považováno za jeden z nejdůležitějších objevů novodobé biologie. Právě za něj získala s kolegyní Emmanuelle Charpentier před třemi lety Nobelovku. Tady je výzkum nejdál a kalifornská vláda ho štědře finančně podporuje.

Výše stipendia Vám stačila, nebo jste si musela přivydělávat?

Nemusela. Ono je prestižní a víc než stoprocentně dostačující už kvůli tomu, abyste se mohla plně věnovat jenom výzkumu. Navíc jsem se nemusela ani starat o víza, jenom jsem odletěla. Naběhla jsem ale první dva měsíce do problémů, které moji práci zpozdily, takže jsem si stipendium prodloužila. Z původních deseti na dvanáct měsíců, a to i přesto, že je deset maximum. Výzkum je totiž natolik důležitý, že bylo nutné, abych tady zůstala. Bylo skvělé, že mě Fulbrightova komise vyhověla. A s těmi prvotními problémy mi pomohli kolegové z laboratoře na CEITEC, díky čemuž má hostitelská instituce navázala s mou domácí laboratoří spolupráci.

Čím jste se v Americe zabývala?

V mém projektu jsem cílila na primární imunodeficienci (různě závažné vrozené poruchy imunitního systému), které jsou někdy způsobeny mutací jen jednoho písmena v genomu, takže řešení je v podstatě snazší, než když je zasaženo více genů. Institut je napojený na velké nemocnice v San Franciscu, díky čemuž jsme měli přístup k vzorkům pacientů, kteří trpí různými chorobami. Pracovali jsme s rodinou s primární imunodeficiencí a snažili se jim vytvořit terapii na míru. Laboratoř, kde jsem působila, se zabývá vývojem platformy (angl. platform development) pro přenos CRISPR-Cas9 k cílovým buňkám.

Jak si můžeme představit funkci CRISPRu, tedy editování genomu?

CRISPR-Cas9 je naprosto revoluční technologie, která otevírá dveře k léčbě mnoha genetických onemocnění. Skládá se z enzymu (Cas), který funguje jako molekulární nůžky precizně stříhající DNA, a „guidu“, jenž enzym navádí na místo, kde potřebujeme udělat změnu v genomu. Můžeme to využít na odstranění genu, který dělá „neplechu“, nebo naopak zprovoznění nefunkčního genu. Přestože je CRISPR mocný, nemůžete ho píchnout člověku do žíly jen tak. Musíte ho „naložit na vozíček“, který ho v těle dopraví tam, kam potřebujeme. A právě vývoj „vozíčku“ je můj úkol.

Pracovala jste s nemocnou rodinou, znamená to, že je znáte osobně?

V Americe jsou velmi přísná pravidla, jakým způsobem se může pracovat s biologickým materiálem pacientů. Já se s nimi neznám, nikdy jsem je nepotkala a v momentální fázi výzkumu ještě ani nepoužívám jejich buňky. Dostaneme jejich osekvenovaný genom a podíváme se, co tam je špatně. V laboratoři vytvoříme model mutace a snažíme se vymyslet způsob (najít vhodný „vozíček“ pro CRISPR), jak to opravit. A až když to bezchybně funguje, můžeme napsat žádost a využít jejich lymfocyty. Když by i tento krok fungoval, napíšeme grant a uděláme klinickou studii.

Jak závažná jsou onemocnění, která se snažíte léčit?

Z velké části se institut zabývá především srpkovitou anémií, ale i primární imunodeficience jsou něco, co chceme řešit, protože by to obrovským způsobem zlepšilo kvalitu lidského života. Jeden z imunodeficitů, kterým se zabývám, omezuje životnost lidí jen na pár let. Umírají tříleté, čtyřleté děti. Je to dost hrozné, a přitom mají mutaci jen v jednom písmenku ­– místo A mají G. Tohle by CRISPR dokázal vyřešit rychle a snadno, proto na tom intenzivně pracujeme.

V čem je tedy specifický „vozíček“, který jste vyvinula?

To nemůžu prozradit (smích). Můžu pouze obecně říct, že se snažím vymyslet způsoby dopravy, které budou buněčně specifické. To je důležité kvůli tomu, abychom mohli zavést CRISPR do těla nitrožilně. Představte si, že se snažíte CRISPR dopravit do mozku, jenže v těle máme tisíce typů různých buněk. Když by „vozíček“ nebyl buněčně specifický, procento, že by se CRISPR dostal do cílového orgánu, je strašně malé. Spíš by se někde ztratil. Proto se snažíme ho navrhnout tak, aby vyhledal buňky, na které je naprogramovaný. Ale pozor, nejedná se o nanorobota. My ho v těle už nijak neřídíme a ani ho nic nepohání.

Zmiňovala jste, že je Váš výzkum velice důležitý, vysvětlíte jeho přínos?

Momentální klinické studie se soustředí na aplikaci CRISPRu na krevních buňkách. Srpkovitá anémie souvisí s erytrocyty, imunodeficience zas s lymfocyty. Aktuálně funguje klinické testování tak, že z pacienta odebereme lymfocyty, v laboratoři je opravíme a dáme zpátky do těla. Nevýhodami této ex-vivo metody jsou především obrovská finanční nákladnost a vybavení, které není běžně v nemocnicích dostupné. V klinických studiích už CRISPR vyléčil několik lidí se srpkovitou anémií, ale mimo studie by to byla jen výsada bohatých. Vizí institutu je demokratizace genové terapie natolik, aby se dal CRISPR použít i v rozvojových státech a nebylo třeba buňky z těla pracně vytahovat a dávat zpátky.

Takže by mohli CRISPR injikovat lékaři po celém světě?

Tak jednoduché by to mělo být. Terapie bude tak silná a dobře udělaná, že se bude dát aplikovat do žíly. Půjdete k doktorovi, on vám to píchne a půjdete domů. Nemusíte nikam cestovat, ani být hospitalizovaná. Proto je důležité buněčné cílení, na kterém tady pracuji.

To je skvělá myšlenka. Předpokládám, že institut se zaměřuje na srpkovitou anémii proto, že jí trpí převážně lidé z Afriky?

Ano a taky kvůli nespravedlnosti. Na srpkovitou anémii trpí 8 milionů lidí a vyskytuje se pouze u černošské populace. Jen v Americe žije s tímto onemocněním sto tisíc lidí. Přitom financí na výzkum je tak směšně málo, že je to ostuda. Když to srovnáte s penězi do výzkumu nemocí, jimiž trpí jen běloši, je to výsměch. Na výzkum cystické fibrózy, kterou tady trpí třicet tisíc lidí a způsobuje srovnatelné snížení kvality života a smrtelnost, jde násobně větší částka. Specializovaných center na léčbu cystické fibrózy je tady 280 a na léčbu srpkovité anémie jen 30. Rasismus ve financování výzkumů onemocnění je opravdu značný a my chceme, aby i tito lidé mohli vést plnohodnotné životy. Historicky se k nim všichni chovali dost hrozně.

Ruku v ruce s ušlechtilými hodnotami jde i etika. Kde jsou hranice editování lidského genomu?

To je dobře, že to zmiňujete. Na toto téma totiž přednáším. Naposledy v českém centru v New Yorku a mělo to obrovský ohlas, takže je vidět, že etika genové terapie v lidech hodně rezonuje. Nad etikou přemýšlíme i my vědci a samozřejmě nás to zajímá. Sama Jennifer Doudna na toto téma neustále přednáší a má velmi radikální názor, kde bychom měli CRISPR použít, a kde už nikoli. Je proti „vylepšování“ lidské rasy.

Mají všichni vědci stejný názor?

Většina. Bohužel jsou lidé, kteří už tuhle čáru překročili. V roce 2018 představil čínský vědec He Jiankui svůj experiment, při kterém pomocí CRISPRu upravil embrya dvojčat tak, aby byla rezistentní na virus HIV, a nechal je narodit. Obrovský skandál. Navíc se objevily výzkumy, ve kterých se zjistilo, že kvůli tomu můžou mít vylepšené mozky a můžou být inteligentnější než jejich vrstevníci. Všichni ho za to odsoudili, i komunistická Čína, která následně podobné pokusy zakázala. Otázkou zůstává, jestli to tak skutečně je.

Taky by se nabízelo CRISPR zneužít jako zbraň. Takový zlý Kapitán Amerika. To je taky reálné?

Vývin supervojáků je naprosto možný a taky o tom přednáším, i když na mě každý kouká, jestli to myslím vážně. To není sci-fi. Na světě existuje druh psa, který je upravený tak, že má supersvaly. Vypadá naprosto směšně – takový psí Rambo. Otázka je, jestliže to umíme u psů, umíme to i u lidí? A odpověď je ano. Nám je v podstatě jedno, jestli je to psí nebo lidské embryo. Takový rozdíl v tom není. Jenže skutečnost, že to můžeme udělat, neznamená, že bychom měli. Vývoj je dnes už tak daleko, že se neptáme, jestli bychom to uměli, ale jestli je to správné. A na to se nikdy nesmíme přestat ptát.

Kde je hranice mezi tím, jaká onemocnění touto metodou léčit, a jaká už ne?

Momentálně se vývoj soustředí na to, co je nejdůležitější. Začínáme smrtelnými onemocněními a nemocemi, kterými trpí obrovské množství lidí a zhoršují kvalitu života. Konkrétně v Africe by se levnou léčbou srpkovité anémie s vyléčenými pacienty nejen obecně zlepšila kvalita života, ale i roztočila tamější ekonomika. Ulehčilo by se zdravotnímu systému, který by se mohl soustředit na něco jiného… Pak je taky na stole možnost léčby rakoviny. I já jsem se tím po nanorobotech na CEITEC zabývala. Otázka, kam až v léčbě můžeme zajít, zatím zůstává nezodpovězená. Ale ještě jsme od toho, kdy to budeme muset aktivně řešit, daleko.

Právě jste se vrátila zpátky do Česka, co bude s výzkumem dál?

Výzkum jsem předala lidem, kteří přišli po mně. Nějaké experimenty jsem potřebovala ještě stihnout, abych na ně mohla v Česku navázat. Nebude to ale snadné, protože nejsme tak vybaveni a financováni jako institut v Americe. Nicméně dosavadní výsledky výzkumu jsou povzbuzující. Na tom plánujeme dál spolupracovat a doufám, že to budeme moct i publikovat.

Jaký je recept na úspěšnou cestu vědkyně?

Česká věda v některých ohledech pokulhává, proto si myslím, že je naprosto zásadní, aby měli čeští vědci a vědkyně zahraniční zkušenost. Sama určitě budu chtít ještě vycestovat na postdoka. Bez nadsázky musím říct, že působení v Americe pro mě byla jedna z nejdůležitějších zkušeností v životě. A jsem strašně vděčná za Fulbrigtovo stipendium, jinak bych se sem nikdy nedostala. Zdejší vědecká komunita mě neskutečně obohatila. Měla jsem možnost nahlédnout pod pokličku institutu, kde se dělá nejlepší věda v CRISPR oboru na světě. Mnoho věcí teď chci dělat jinak.

Například?

Každotýdenní schůzky napříč laboratořemi, kde se prezentují výsledky práce z minulého týdne. Je to dost náročné na přípravu, ale neuvěřitelně produktivní. Můžete tam vyřešit problém, nad nímž byste si jinak lámala hlavu týdny, nebo vás třeba kolegové upozorní na nějakou chybu, kterou byste sama objevila třeba až za tři měsíce. Šetří to čas i peníze a posouvá Vás to dopředu. Tenhle styl si s sebou odnesu.

Co byste vzkázala začínajícím vědcům a vědkyním?

Ať se nebojí. Ať napíšou e-mail zahraničním odborníkům ve svých oborech a navážou spolupráci. Já si vždy představím nejhorší scénář, který by se mohl stát. Často je to jen to, že mi třeba na e-mail nikdo neodpoví, což taková katastrofa není. Když to vyšlo nějaké „Bety z Česka“, proč by to nevyšlo vám? Zapomeňte na to, že se ztrapníte. Nikdy jsem se v zahraničí nesetkala s někým, kdo by na mě koukal spatra.

Zdroj: CEITEC VUT

Témata

Související články:
Elektromobily se dostávají do fáze dospělosti
Vyvíjí roboty pro českou armádu. Jejich stroje by v budoucnu mohly hlídat továrny i kontrolovat jizvy
Vědci z CEITEC VUT chtějí nabídnout keramické pancíře pro pouštní i subarktické oblasti
Mexický výzkumník se věnuje vývoji skafoldů. Kvůli spolupráci s lékaři i firmami se učí česky
Středoškoláci pod vedením doktorandky z CEITEC zvítězili v celostátní soutěži