Krystalografická podoba proteinu Fel d 1. Z kočičích alergenů ten nejdůležitější. Kredit: Ligabue-Braun et al.,  Allergy Asthma Clin Immunol. Open acces.

Kočky nejsou v domácnostech nijak výjimečným jevem. Přitom se odhaduje, že alergií na kočky trpí 10 až 20 % populace a postižených lidí rychle přibývá. Příznaky alergie na kočky se projevují širokým spektrem příznaků. Rýmou a podrážděním spojivek počínaje a těžkým záchvatem astmatu konče. Jen v USA evidují v souvislosti s alergií na kočky ročně na 500 000 astmatických záchvatů a 350 000 návštěv na pohotovosti. Pro chov koček to není limitující faktor, i když léčba alergie na tyto domácí mazlíčky má velmi nevyrovnanou bilanci – někomu zabere docela slušně, jinému vůbec. Problémy alergiků s kočkami by mohly vyřešit nízkoalergenní kočky s cíleně upravenou dědičnou informací.

Kočky produkují hned několik látek, na něž si člověk může vyvinout alergii. Nejčastěji je příčinou přehnaná reakce imunitního systému na kočičí antigen označovaný jako Fel d 1. Přičítá se mu až 96 % všech alergií na kočky. Zbývající alergeny nejsou tak významné, i když skoro dvě třetiny lidí s alergií na kočky mají v krvi protilátky proti kočičímu antigenu Fel d 4. Kočičí alergeny mají různorodou povahu. Např. Fel d 4 patří mezi lipokaliny. Fel d 1 je sekretoglobin a produkují jej mazové, slinné, perianální a slzné žlázy koček. Hlavní způsob přenosu je prostřednictvím kočičích slin nebo lupů, které ulpívají na oblečení. Exprese proteinu Fel d 1 je proměnlivá a významně kolísá v průběhu času i u jedné a té samé kočky.

Martin D. Chapman. Kredit: InBio

Protein Fel d 1 je heterodimer tvořený dvěma bílkovinnými řetězci. Řetězec 1 označovaný jako CH1 (chain 1) je tvořen 70 aminokyselinami a má hmotnost 8kD. Řetězec 2, zkráceně CH2 (chain 2) je tvořen 92 aminokyselinami a má hmotnost 10 kD. Řetězce CH1 a CH2 jsou syntetizovány podle instrukcí samostatných genů ležících v poměrně malé oblasti kočičího genomu, jejíž délka nedosahuje ani 10 000 písmen genetického kódu.

Nízkoalergenní kocour z Koreje

Pro současné metody genového inženýrství není problém v kočičím embryu vyblokovat gen CH1 či CH2 „střihem“ nástroje označovaného jako CRISPR-Cas 9 nebo zkráceně CRISPR. To se letos podařilo korejským biologům, když přivedli na svět kocoura jménem Alsik, který má narušené oba výtisky genu CH2 a produkuje zanedbatelné množství alergenu Fel d 1.

Jde o první nízkoalergenní kočku, protože dřívější prohlášení o vytvoření nízkoalergenních koček lze označit za fámy. Jedna biotechnologická firma v USA tak například uvedla na trh „nízkoalergenní“ kočku, ale ověřovací analýzy u ní prokázaly normální expresi bílkoviny Fel d 1. Firma se bránila argumentem, že protein má mírně odlišnou strukturu a že proto nemusí být alergenní. Alergici potvrdili, že co do alergenity ale tento protein za jeho standardní formou v ničem nezaostává.

Kočky s upraveným genomem pomocí systému CRISPR-Cas9 a Sangerova sekvenování. Vlevo nahoře - zakládající kočka s upraveným CH2 genomem (samec). Vpravo nahoře - zakládající kočka upravená CH2 genomem (samice). Vlevo dole - kocour s upraveným genomem CH2 (dostal jméno „Alsik“). Vpravo dole - klon kocoura „Alsik“. Podrobnosti ohledně sekvenačních chromatogramů cílové oblasti CH2 viz zde: Sekvenační chromatogram cílové oblasti CH2. Kredit: Lee, S. R., et al.: Sci Rep. 2024. doi: 10.1038/s41598-024-55464-0

Tým vedený Martinem Chapmanem z biotechnologické firmy InBio z amerického Charlottesvillu se nyní pustil do zevrubného výzkumu genů CH1 a CH2 kočky domácí. Vědci přitom využili srovnání s odpovídajícími geny jiných kočkovitých šelem. Celkem prozkoumali geny 276 domácích koček a kočkovitých šelem, jako jsou pumy, gepardi, lvi, tygři nebo jaguáři. Výsledky zveřejnili ve vědeckém časopise PNAS Nexus. Motiv jejich práce je jasný. Je třeba vyloučit možnost, že by nízkoalergenní kočky s genetickou úpravou genů CH1 a CH2 trpěly. Představme si, že by byly třeba náchylnější k alergiím, např. by se u nich snadno vyvíjela alergie na lidi. Alergici na kočky odpustí, ale to samozřejmě nelze dovolit. Jak by k tomu chudáci kočky přišly.

Kočky jsou v pohodě

Chapman a spol. konstatují, že funkce alergenního proteinu Fel d 1 kočky domácí není známá. Na sekvencích genů CH1 a CH2 u různých zvířecích druhů je ale patrné, že byly během evoluce kočkovitých šelem v aktivním výběru a mohou být pro kočky potenciálně výhodné. Fel d 1 by se mohl podílet na imunitní regulaci, ochraně kůže nebo chemické komunikaci mezi kočkami. Korejské kočky geneticky modifikované tak, že postrádají gen CH2, se ale zdají zdravé a navzdory nízkým hladinám alergenu Fel d 1 jim nic nechybí.

Ve prospěch bezvýznamnosti genů CH1 a CH2 pro blaho všech koček svědčí i fakt, že tyto geny jsou u všech zkoumaných kočkovitých šelem tak trochu „každý pes jiná ves“. Skoro vše se na nich může změnit a pro zvířata to neznamená vážnější handicap. U dvou kočkovitých šelem – u pumy a jihoafrické kočky černonohé (Felis nigripes) – jsou geny dokonce zmutované natolik, že brání expresi proteinu Fel d 1. I to je důkaz ve prospěch zbytnosti Fel d 1 pro kočkovité šelmy včetně nízkoalergických koček domácích. Chapman a spol. tak dávají použití technologie CRISPR k odstranění CH1 a CH2 a k vytvoření nízkoalergenní kočky zelenou. S ohledem na korejského kocoura Alsika přicházejí sice s křížkem po funusu, ale Korejci si jistě aspoň dodatečně oddychli. Jejich firma s příhodným názvem TheKingKong Corp. Ltd. Může rozjet byznys na plný plyn.

Pokud si někdo z čtenářů tohoto textu brousí na korejskou nízkoalergenní kočku zuby (samozřejmě ve smyslu její koupě a chovu), tak ať si nechá zajít chuť. Chov takové kočky by spadal na území Evropské unie pod přísné legislativní regule. A je celkem nepravděpodobné, že by se EU nad alergiky ustrnula a chov geneticky modifikovaných koček schválila. Už jsme tu měli třeba neškodně svítící geneticky modifikované akvarijní rybky dania pruhovaná a evropská legislativa si s nimi neuměla poradit jinak než likvidací.

Video rozhovor s Martinem Chapmanem o alergiích, alergenech, astmatu, imunitě,.. .

Prameny

Clifford W. Cleveland III, Brian W. Davis, Kriti Khatri, Anna Pomés, Martin D. Chapman, Nicole F. Brackett: Genetic diversity of the major cat allergen, Fel d 1. PNAS Nexus 3, pgae447, 2024.

Lee, S. R., Lee, K. L., Song, S. H., Joo, M. D., Lee, S. H., Kang, J. S., ... & Kong, I. K.: Generation of Fel d 1 chain 2 genome-edited cats by CRISPR-Cas9 system. Scientific Reports, 14(1), 4987, 2024.

Bonnet, B., Messaoudi, K., Jacomet, F. et al. An update on molecular cat allergens: Fel d 1 and what else? Chapter 1: Fel d 1, the major cat allergen. Allergy Asthma Clin Immunol 14, 14 (2018). https://doi.org/10.1186/s13223-018-0239-8