Celosvětový výzkum genů pod vedením českého vědce

Přispět k jeho naplnění hodlá špičkový český odborník v oblasti transgenních a genově modifikovaných organismů doc. Dr. Radislav Sedláček, Ph.D., z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR, který je zároveň vedoucím Českého centra pro fenogenomiku při BIOCEV. Nově byl totiž na návrh amerických kolegů jmenován do čela IMPC.

Tento post je podle doc. Sedláčka značně prestižní. Konsorcium totiž tvoří vynikající uznávané instituce nejen z oboru, ale i organizace, jakou je například National Institutes of Health (NIH) ve Spojených státech, kde pracuje celá řada celosvětově respektovaných vědců. Posledním předsedou „steering committee“, tedy řídícího výboru IMPC, byl Stephen Brown, vážený vědec a ředitel výzkumného centra MRC Harwell a profesor na Imperial College London ve Velké Británii, který dříve vystudoval University of Cambridge.

„Právě Steve a Colin Fletcher z National Human Genome Research Institute při NIH iniciovali moji kandidaturu na předsedu,“ říká R. Sedláček a dodává, co se stalo základem jeho nominace: „Nebyl to zřejmě jen jeden počin, ale pravděpodobně jejich kombinace. A především pak úspěšné vybudování Českého centra pro fenogenomiku v naší republice, které je zároveň největší národní biomedicínskou výzkumnou infrastrukturou v dané oblasti a které nyní funguje velmi efektivně. Nejenže naše centrum významně přispívá k cílům IMPC, ale mí spolupracovníci se také podílejí na vedení dvou odborných skupin v rámci konsorcia. Navíc přicházíme s novými myšlenkami, řešeními a posouváme aktivity konsorcia k translaci základního výzkumu směrem ke klinice a pacientům. Právě tyto naše nové projekty a činnosti nadchly vlivné členy IMPC, ať už jsou z USA, Velké Británie, Itálie, či Korejské republiky.“

Od molekulárních biologů po lékaře

Jak připomíná doc. Sedláček, do konsorcia je v současnosti zapojeno 19 výzkumných organizací z celého světa, přičemž zde působí odborníci z mnoha disciplín – ať už jsou to genetici, nebo třeba molekulární biologové, kteří mimo jiné pracují na specifickém zacílení jednotlivých genů neboli na genové či genomové editaci. To znamená, že pracují na tom, jak každý jednotlivý gen vyřadit. „Poté vzniká myší model, kterému chybí funkčně určitý gen a který následně dostanou na starost další specialisté z různých oborů fyziologie, například z oblasti kardiovaskulárního systému, plic, metabolismu, zraku, klinické biochemie nebo třeba z oblasti neurobehaviorální. Na konci fenotypizační linky – ‚pipeline‘, tj. na konci série experimentů, pak stojí histopatolog, který doloží obrazy z hlavních orgánů a tkání organismu. Dohromady tak získáme obrovské množství dat, jež dále zpracovávají bioinformatici a statistici,“ vysvětluje R. Sedláček s tím, že se v IMPC setkává velké množství biologicko‑medicínských oborů. Kromě toho, když se bádá nad patologickými variacemi genů, probíhá i komunikace s lékaři rozličných odborností.

Spolupráce mezi centry podle nového šéfa funguje exemplárně a je koordinována tak, aby se jednotlivé aktivity zbytečně neduplikovaly a postupně vedly k dalšímu zlepšení ve smyslu využití poznatků pro léčbu v humánní medicíně.

Vznikne rozsáhlá encyklopedie genů?

Hlavním cílem IMPC je rozluštit funkci všech cca 18 000 ortologických genů, které mají lidé a myši společné. „Toto číslo tvoří cíl našeho základního programu, přičemž neplánujeme věnovat se genům, které jsou specifické jen pro myš. Do konce letošního roku chceme mít vytvořeno 10 000 modelů, již nyní máme 7 360 z nich kompletně zanalyzovaných. V dalším období, asi od roku 2022, máme v plánu charakterizovat zbytek genů v základním programu a rovněž se chceme věnovat genovým variantám, které se podílejí na vzniku nemocí,“ prozrazuje doc. Sedláček. Obrazně řečeno, vědci se pomalu učí z jednotlivých slov skládat celé věty, cílem je vytvořit nakonec kompletní knihu – „encyklopedii genů“.

„Když poznáme funkci každého individuálního genu, budeme patrně schopni tvořit první ‚holé věty‘. Je to dáno tím, že prvním a základním krokem je poznat, jak geny fungují za fyziologických podmínek, nikoli chorobných, a také jak fungují individuálně. V dalším období budeme k tomuto základu přidávat znalost funkce variant genů, zvláště patologických, a díky tomu se pak můžeme začít učit, jak konstruovat ‚věty rozvité‘. A celou ‚knihu‘ nebo ‚knihy‘ můžeme mít, když navíc k jednotlivým genům přiřadíme jejich sítě interakcí a budeme jim rozumět,“ naznačuje R. Sedláček s tím, že to stále není vše: „Jsou ještě místa v genomu, která se netýkají genů samotných, ale jsou v mnoha případech stejně důležitá, a znalost jejich významu pro vývoj lidského organismu a také pro lidské zdraví je zásadní. Jedná se tedy o pochod na dlouhou vzdálenost, ale až budeme vše vědět, pak dokážeme získané informace velmi efektivně aplikovat nejen při léčbě nemocí, ale v mnoha případech i k jejich předcházení.“

Příkladná infrastruktura s rozpočtem 100 milionů USD

Možné bariéry v rozvoji uvedených aktivit podle něj představují snad jen kapacita výzkumných center a finanční prostředky, zvláště u evropských organizací. „Spojené státy a specificky NIH tomuto programu věnují mnohem větší pozornost, jelikož si uvědomují, že lidské zdraví a základní znalost o vzniku nemocí s ohledem na jejich genetický podklad nám dává možnost vyvinout efektivní a personalizované terapie,“ konstatuje R. Sedláček.

Konsorcium hospodaří s rozpočtem téměř 100 milionů USD, což se týká právě amerických partnerů a některých dalších vybraných světových center. Celkové finanční prostředky jsou ještě vyšší, pokud se započítají i rozpočty spolupracujících evropských nebo asijských organizací. „Je to poměrně velká částka, ale na druhé straně je potřeba si uvědomit, že IMPC představuje projekt s globálním dopadem, který buduje vědomostní základ o genech a jejich významu v medicíně. Základ, který nám řekne, co se s naším organismem může stát, pokud jej něco vyřadí z řádného provozu, pokud je nedostatečně funkční nebo pokud je funkční příliš. Projekt i jeho řešení v rámci celosvětové výzkumné infrastruktury si od zástupců zemí G7 vysloužil ocenění jako příkladná infrastruktura s globálním významem,“ připomíná doc. Sedláček.

Třetina genů má embryonálně letální efekt

Při zkoumání funkce genů je využíváno skutečně velké množství metod a technologií, které byly budovány dlouhé roky před tím, než se přikročilo k tomuto globálnímu projektu. Zároveň konsorcium reaguje na vývoj technologií a etabluje to, co je vůbec nejpokročilejší. „Například před pěti lety ještě převažovala v tvorbě myších experimentálních modelů technologie založená na embryonálních buňkách, za jejíž objevení byla udělena Nobelova cena. Před třemi roky ji však nahradila technologie CRISPR/ Cas, která umožňuje další zefektivnění a precizní editaci genomu, to znamená přesné umístění zamýšlených modifikací, třeba mutace, do genomu,“ vysvětluje doc. Sedláček s tím, že také za vytvoření této technologie byla loni udělena Nobelova cena. Dále jsou používány různé metody a technologie, které slouží k charakterizaci vlivu modifikovaného genu na organismus. „Zjednodušeně řečeno, můžeme si to představit jako nemocnici se všemi jejími odděleními a specializacemi,“ dodává.

A jaké informace už se podařilo díky proběhlým analýzám genů zjistit? „Máme opravdu mnoho překvapivých zjištění, ale to by bylo na speciální článek. A tak vybírám jen jednu velmi zajímavou informaci – ze současných analýz je zřejmé, že celá třetina genů je tak důležitá, že jejich chybějící funkce neumožní vývoj organismu do dospělosti. Takové geny mají embryonálně letální efekt,“ uzavírá R. Sedláček.

Zdroj: MT