Geneticky modifikovaní kosmani
Úspěch japonských vědců1) učinil z kosmana bělovousého (Callithrix jacchus) ze dne na den kandidáta na prominentní modelové zvíře. Drobná jihoamerická opice se stala prvním primátem, u kterého se zdařila genetická modifikace a nositel cizího genu přenesl „podvrženou“ část své dědičné informace na potomky. Naskýtá se vědcům šance vytvořit kolonie kosmanů, kteří budou mít metodami genového inženýrství cíleně upravenou dědičnou informaci a budou využitelní například pro výzkum lidských dědičných chorob a pro vývoj jejich léčby?
Početný tým japonských biologů vedený Erikou Sasakiovou z Ústředního výzkumného ústavu pro pokusná zvířata v Kawasaki přenesl do dědičné informace kosmanů gen medúzy pohárovky, který kóduje zelený fluorescenční protein.2)2 Využili k tomu geneticky upravený virus HIV-1, který byl zbaven valné části dědičné informace a ztratil „zabijácké vlastnosti“ původce aidsu. Vědci mu zachovali jen ty části dědičné informace, které virus využívá k „pašování“ svých genů do dědičné informace buněk hostitele.3) Do „vykuchaného“ viru HIV vložili gen medúzy. Takový virus lze využít jako „trojského koně“. Vnese „podvržený“ gen do dědičné informace buněk, na které ho vědci vypustí. Buňka si gen „osvojí“ a vyrábí podle jeho instrukce příslušnou bílkovinu.
Vědci z týmu Eriky Sasakiové pustili upravený virus HIV na embrya kosmana bělovousého kultivovaná v laboratorních podmínkách. Následně embrya přenesli náhradním matkám a čekali, jestli se zárodky budou zdárně vyvíjet. Celkem transplantovali náhradním matkám 80 zárodků. Narodilo se z nich jen pět mláďat, z toho jedna dvojčata.4) Všechna mláďata nesla ve svých buňkách gen medúzy a produkovala podle něj zelený fluorescenční protein, díky němuž malí kosmani pod ultrafialovým světlem zeleně svítí.
Cílem podobných pokusů není vytvářet bizarní zeleně svítící tvory. Fluorescence v těle zvířete neklamně prozrazuje, že se pokus zdařil a zkoušená metoda pro přenos cizích genů funguje. Následují obvykle další experimenty, při nichž jsou přenášeny geny, které už nemají tak spektakulární projev. Často jde o geny stojící v pozadí závažných onemocnění.
Kosmani jsou z tohoto hlediska zvláště slibní. Tým Eriky Sasakiové odebral samečkovi Kouovi spermie a oplodnil jimi „ve zkumavce“ vajíčka získaná od hormonálně stimulovaných samic. Z takto vzniklých embryí se narodilo mládě, jež zdědilo po tatínkovi gen pro zelený fluorescenční protein a samo „svítilo“. Otevírá se tak reálná šance, že by vědci mohli náročnou genetickou modifikací vytvořit jen pár zvířat a ta by se stala základem pro početnou kolonii z potomků počatých přirozenou cestou. Japonští vědci chtějí takto založit kolonii kosmanů s narušenou činností genu OCC-1, který sehrává důležitou roli při vidění.
Geneticky modifikované primáty získali vědci už dvakrát. Poprvé se to podařilo týmu amerického biologa Geralda Schattena u makaka.5) Sameček ANDi6) však měl gen pro zelený fluorescenční protein z ne zcela jasného důvodu nefunkční a „nesvítil“. „Zhasnutí“ zůstali i jeho potomci. Další geneticky modifikovaní makakové z dílny Anthonyho Chana z Yerkesova národního centra pro výzkum primátů v Atlantě nesli vedle genu pro zelený fluorescenční protein i variantu genu pro huntingtin,7) jež je předurčovala k závažnému onemocnění nervového systému.8) Choroba se projevila u makaků razantně a zvířata zemřela dříve, než mohla zplodit potomky. „Zelený“ Kou je tak prvním geneticky modifikovaným primátem, který předal funkční genetickou modifikaci dalšímu pokolení.
Někteří vědci by přesto raději viděli v roli modelových primátů geneticky modifikované makaky. Ti jsou člověku vývojově přeci jen o poznání blíže a v neposlední řadě jsou i větší. Například pro výzkum aktivity v různých částech mozku je kosman příliš malý.
„Kosmani budou určitě v mnoha ohledech lepší než myši, ale není jisté, zda to bude pro řešení některých problémů stačit,“ říká Anthony Chan.
Odpor proti genetickým modifikacím kosmanů a jejich využití ve výzkumu se dá očekávat ze strany ekologických aktivistů a ochránců zvířat. Existují však dobré důvody pro to, aby geneticky modifikovaní kosmani přispěli k prohloubení poznatků.
„Tam, kde budeme moci kosmany při pokusech nahradit laboratorně kultivovanými buňkami nebo myšmi, bychom se měli experimentování s těmito primáty vyhnout,“ říká Erika Sasakiová. „Pro mnoho chorob, jako je například Parkinsonova choroba, však vhodné modelové zvíře v současnosti nemáme.“
Poznámky
1) Sasaki E. et al., Nature 459, 523–528, 2009; Schatten G., Mitalipov S., Nature 459, 515–516, 2009.
2) O zeleném fluorescenčním proteinu a jeho využití v biologii se dočtete více v přehledném článku Jana Černého v loňském Vesmíru 88, 228, 2009/4.
3) Virus HIV patří mezi retroviry. Dědičnou informaci má uloženu ve formě ribonukleové kyseliny (RNA). Ta se v infikované buňce přepíše do podoby deoxyribonukleové kyseliny (provirové DNA). Provirová DNA se pak „vmáčkne“ do DNA hostitelské buňky, a ta podle jejích instrukcí vyrábí nové viry.
4) Dvojčata byla pojmenována Kei a Kou. Keikou znamená v japonštině fluorescence. Zbývající tři mláďata dostala jména Hisui, Banko a Wakaba.
5) Chan A. W. S. et al., Science 291, 309–312, 2001; blíže viz také Vesmír 80, 187, 2001/4.
6) Jméno ANDi vzniklo jako zkratka obráceného termínu „inserted DNA“ čili „vložená DNA“ a odráží se v něm fakt, že zvíře mělo do dědičné informace vložen cizí gen.
7) Yang S.-H. et al., Nature 453, 921–924, 2008; viz též Vesmír 87, 440, 2008/7.
8) U člověka je stejná varianta genu příčinou Huntingtonovy choroby. Toto dědičné onemocnění je nevyléčitelné a smrtelné.
Ke stažení
článek ve formátu pdf [190,31 kB]
O autorovi
Jaroslav Petr
Doporučujeme
Divocí kopytníci pečují o krajinu
Relativistický čas – čas našeho světa
