S výzkumem a léčbou vzácných onemocnění pomáhají také čeští vědci

Na dnešek připadá Den vzácných onemocnění. Po celém světě žije přibližně 300 milionů lidí trpících některou z těchto vážných chorob, u nichž často neznáme příčinu ani možnost léčby. Změnit se to snaží vědci po celém světě, včetně českých. Například na výzkum tzv. Angelmanova syndromu se zaměřují ve výzkumném centru BIOCEV ve Vestci u Prahy.

Onemocnění, které je definováno jako vzácné, postihuje méně než pět osob z každých 10 tisíc jedinců. Přepočteno, mezi dvěma tisíci lidmi najdeme méně něž jednoho člověka s určitým typem vzácného onemocnění. Rozmanitostí příznaků se liší nemoc od nemoci, někdy i pacient od pacienta trpícího stejnou chorobu. Takových nemocí je známo přes osm tisíc a asi na 72 procent z nich je genetického původu. Téměř tři čtvrtiny těchto chorob se projevují již v útlém věku a během vývoje dětí.

Příkladem vzácného onemocnění je Angelmanův syndrom, který postihuje jednoho z 16 tisíc lidí a je způsobený změnou na patnáctém chromozomu. Modifikace genu zamezuje jeho funkci a je důvodem nesprávné tvorby proteinů. Důsledkem je narušený vývoj mozku dítěte. Onemocnění způsobuje těžkou mentální retardaci, motorické obtíže, epileptické záchvaty a absenci řeči. Typickým projevem je mávání rukama a loutková chůze, fascinace vodou a usměvavý výraz. Dětem s touto nemocí se kvůli stálému úsměvu na tváři přezdívá „andělské děti“.

Myší embrya, která pomáhají
Kvůli svému genetickému původu se vzácná onemocnění jako je Angelmanův syndrom nacházejí v hledáčku vědců z Českého centra pro fenogenomiku, které je součástí výzkumného centra BIOCEV. Badatelé z pracoviště ve Vestci u Prahy při výzkumu chorob využívají jako modelový organismus myš domácí. Genom myši obsahuje přibližně 22 tisíc jednotlivých genů a ty jsou v drtivé většině (kolem 98 procent) shodné s těmi lidskými. Analýza a popis jejich funkcí tak pomáhá odkrývat, jak funguje náš vlastní lidský organismus a jeho genetická výbava.

Radislav Sedláček z Českého centra pro fenogenomiku

Při výzkumu vědci určitou část myší DNA deaktivují a následně sledují, jak se změny projeví na vyvíjejícím se organismu. „Je to jednoduché, prostě gen deaktivujeme. Vezmeme jeho podstatnou část zodpovědnou za určitou funkci a vyjmeme ji,“ vysvětluje základní princip výzkumu Radislav Sedláček, ředitel Českého centra pro fenogenomiku v BIOCEV a vedoucí oddělení transgenních modelů nemocí při Ústavu molekulární genetiky AV ČR.

K precizní práci s DNA jednobuněčného myšího embrya vědci používají techniku zvanou CRISPR-Cas, jejíž vývoj byl v roce 2020 oceněn Nobelovou cenou za chemii. Tyto velmi přesné molekulární nůžky umožňují pracovat s konkrétním úsekem DNA a modifikovat vybrané části genetického kódu.

Z myšího embrya s takto upraveným genem se vyvine organismus a následně projde řadou diagnostických testů. Ty odhalí, kde konkrétní gen působí a jak se jeho modifikace projevuje. „Existují geny, které nemají zvláštní dopad přímo na fyziologii, nicméně mohou hrát určitou roli u vzniku nemocí,“ popisuje Radislav Sedláček. „Funkce jiných genů, jichž je zhruba třetina, je ale natolik důležitá, že pokud je vyřadíme, embryo se nevyvine a myš se vůbec nenarodí. A právě tyto geny často způsobují choroby a potíže při vývoji plodu.“

Výzkum příčin celé řady nemocí
U myší s vyvolaným Angelmanovým syndromem se vědcům již podařilo objasnit, jak je možné ovlivnit, a dokonce i zmírnit následky genetických změn, které nemoc vyvolávají. Výzkum tak přispívá nejen k objasnění mechanismu onemocnění, ale současně pomáhá s vývojem metod, jak mu předcházet. Vedle základního genetického výzkumu se myší modelové organismy využívají také ve vývoji a testování nových druhů léčiv a terapeutických postupů.

Myš domácí s člověkem sdílí asi 98 procent svého genomu. Je tak ideálním modelem pro výzkum lidských genetických onemocnění.

Vzácných onemocnění způsobených genetickými změnami je celá řada. Kromě Angelmanova syndromu je to například syndrom Nethertonův, který se projevuje postižením kůže, alergií a astmatem a v extrémních případech může vést až k úmrtí. Někdy je onemocnění známé jako syndrom bambusových vlasů, protože vlasy postižených dětí připomínají křehká a lámavá stébla bambusu. Vědcům z centra BIOCEV se podařilo objasnit genetickou příčinu této choroby a u myších modelů dokonce odstranit téměř všechny symptomy. Vyléčené myši se pak dožily stejného věku, jako zcela zdraví jedinci.

Katalogizace genů a jejich funkcí
Výzkum se však nevztahuje výhradně na vzácná onemocnění. Rakovina, cukrovka nebo neplodnost mají v mnoha případech také genetickou příčinu. I o tyto choroby se vědci z Českého centra pro fenogenomiku zajímají. Ve spolupráci se zahraničními odborníky tak čeští vědci výzkumem myšího genomu přispívají ke vzniku encyklopedie funkcí genů, která by představovala jeden z nejvýznamnějších moderních milníků v biologii a medicíně.

Více se o výzkumu vzácných nemocí můžete dozvědět zde:

Myš s bambusovými chlupy může pomoci při léčbě dětí se vzácným onemocněním
Studio ČT24: Mezinárodní den Angelmanova syndromu

O Centru pro fenogenomiku jsme psali v časopise A/Věda a výzkum:

2/2019 (verze k listování)
2/2019 (verze ke stažení)

Autor: Jan Hanáček, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock; Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR

Text je uvolněn pod svobodnou licencí Creative Commons. 

Přečtěte si také

• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu
• I v oddělení biologie nádorů může být sranda, říká Veronika Vymetálková
• Vědci z Akademie věd popsali, jak fungují molekulární nůžky na stříhání RNA
• Vědci odhalili mutace, které spouštějí leukémii. Jejich objev může pomoci léčbě
• Změny v DNA a karcinogenní účinky: I to může odhalit toxikologický inkubátor
• Ječmen „live“: Češi jako první na světě umí živě sledovat dělení jeho buněk
• Ohrožená ňadra: vědci popsali rizikové varianty genu způsobujícího karcinom prsu
• Enzym „ptakopysk“ pomůže s vývojem nových účinnějších antibiotik
• Buňka je polívka se spoustou ingrediencí, říká Roman Pleskot
• Žralok malohlavý zná recept na dlouhověkost, dožívá se více než 400 let