Sciencemag.cz
Related Articles
Výzkumníkům se podařilo z editovaných šest dnů starých embryí úspěšně izolovat kmenové buňky.
Léčba dědičných onemocnění patří k velkým úkolům moderní medicíny a cílená oprava genů v časném stadiu vývoje, která by zabránila rozvoji onemocnění i jeho dědičnému přenosu, by v budoucnu mohla pomoci u některých z nich. Bezpečnost používaných metod ale závisí na tom, jak lidská embrya opravují poškození DNA vznikající při těchto úpravách a jaké jsou limity současných technologií. Právě na tyto otázky odpovídá studie publikovaná v časopise Nature, jejímž prvním autorem je Štěpán Jeřábek působící na Kolumbijské univerzitě v New Yorku a zároveň v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB). Na studii se podíleli i další dva vědci z tohoto ústavu – Iva Pichová a Michal Doležal.
Přestože je oprava DNA jedním ze základních procesů nezbytných pro správný vývoj lidského embrya, o tom, jak přesně probíhá v jeho nejranějších fázích, se dosud vědělo jen velmi málo. Nová studie poprvé podrobně porovnala, jak lidská embrya reagují na dva různé typy poškození DNA. „Studie ukazuje, že raná embrya si dokážou účinně poradit s jednovláknovým poškozením DNA, zatímco oprava dvouvláknových zlomů je v této fázi vývoje výrazně méně spolehlivá,“ shrnuje hlavní závěry studie její první autor Štěpán Jeřábek.
Aby mohli vědci opravné mechanismy podrobně zkoumat, provedli cílené změny ve dvou dobře prostudovaných genech, a to hned dvěma rozdílnými způsoby genové editace. Pomocí techniky CRISPR-Cas9 vytvořili v embryonální DNA zlomy na obou vláknech dvoušroubovice, zatímco metodou editace bází vyvolali změnu spojenou s přerušením pouze jednoho vlákna DNA. Následně sledovali, jak na oba typy zásahu reagují buněčné opravné mechanismy.
Právě na přípravě editorů ve formě proteinů, které ve studii sloužily k vytvoření přesně definovaných jednovláknových změn v DNA, se podíleli Michal Doležal a Iva Pichová z ÚOCHB: „Spolupráce na studii začala už v roce 2021 a během několika let jsme připravili řadu variant editorů pro experimenty kolegů na Kolumbijské univerzitě. Některé z nich byly ve studii použity a ukázalo se, že jejich přímé vložení do embryonálních buněk ve formě proteinů bylo na rozdíl od editorů dodaných ve formě mRNA slučitelné s jejich normálním vývojem,” říká Michal Doležal.
Jedním z důležitých výsledků studie je, že se výzkumníkům podařilo z editovaných šest dnů starých embryí úspěšně izolovat kmenové buňky. Díky nim mohou studovat dopad genové editace mnohem podrobněji, protože z kmenových buněk lze získat dostatek genetického materiálu k důkladné analýze. Umožňují rovněž zkoumat, jak se genetické změny projeví v dalších generacích buněk.
Článek vedle nových poznatků o opravě DNA upozorňuje také na limity současných metod genové editace a potřebu jejich dalšího výzkumu. „Naším cílem nebylo vyvinout metodu pro genetické úpravy lidských embryí, ale v rámci základního výzkumu lépe porozumět tomu, jak v jejich buňkách fungují mechanismy opravy DNA. Přestože z hlediska úspěšnosti oprav představuje využití editace bází významný posun oproti technologii CRISPR-Cas9, výsledky naší studie zároveň ukazují, že před případným klinickým využitím těchto metod bude potřeba zodpovědět celou řadu dalších otázek týkajících se bezpečnosti,“ říká Štěpán Jeřábek.
Výzkum probíhal v laboratoři Dietera Egliho pod dohledem etické komise Kolumbijské univerzity. Studie už během publikačního procesu vzbudil značnou mezinárodní pozornost a věnovala se jí světová média včetně deníku The New York Times. Ředitel ÚOCHB Jan Konvalinka přitom zdůrazňuje, že podobný základní výzkum je důležitý nejen z vědeckého, ale i společenského hlediska. „Etickou debatu kolem podobných studií považuji za zcela legitimní a potřebnou. Smyslem základního výzkumu je posouvat hranice poznání a zároveň lépe chápat možnosti i limity současných technologií. Právě proto tato práce představuje důležitý příspěvek k odborné i veřejné diskusi.“
Většina výzkumu byla financována z prostředků IOCB Tech, transferové kanceláře ÚOCHB, a po dvou letech převzal finanční závazek Nadační fond IOCB Tech. „Výzkum jsme podpořili, protože se jednalo o mimořádně zajímavý projekt talentovaného vědce z ÚOCHB na Kolumbijské univerzitě, který, jak dnes vidíme, přinesl globálně relevantní výsledky,“ uzavírá Milan Prášil, ředitel IOCB Tech.
Jerabek, S., Jung, C., Kappy, M. et al. Highly efficient base editing at PCSK9 and normal human embryo development. Nature (2026).
https://doi.org/10.1038/s41586-026-11118-x
tisková zpráva Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR
