Genetická ruleta mitochondrií
V průměru každý  dvěstěpadesátý člověk má poškozenou dědičnou informaci v mitochondriích buněk svého těla tak, že jej to vystavuje riziku vážného onemocnění. Tento typ mutací mívá za následek choroby nervového systému či svalstva. Může také vyvolat defekty srdce, hluchotu nebo cukrovku. O tom, zda choroba propukne, rozhoduje často slepá náhoda.

Každá buňka lidského těla obsahuje stovky mitochondrií. Jejich úkolem je vyrábět pro buňku energii. Mitochondrie jsou k tomu vybaveny svou vlastní dědičnou informací, která se skládá zhruba z 16 000 písmen genetického kódu a obsahuje 37 genů. Ve srovnání s dědičnou informací uloženou v jádru lidských buněk je to málo. Jaderná DNA se skládá z 3,2 miliard písmen genetického kódu a v těch se skrývá 23 000 genů. V každé buňce se může nacházet směs mitochondrií s poškozenou DNA s mitochondriemi, jejichž dědičná informace je v naprostém pořádku. Záleží na tom, jak velkého zastoupení poškozené mitochondrie v buňkách dosáhnou. Obtíže obvykle začínají, až když získají mitochondrie s mutovanou DNA v tkáni či orgánu nadpoloviční většinu.

Zhruba každý desetitisící dospělý trpí nemocí způsobenou porušenou mitochondriální DNA. Přenos mitochondriální DNA by jim mohl zajistit nápravu.

Zatímco dědičnou informaci uloženou v jádře dědíme rovným dílem od obou rodičů, mitochondrie a jejich DNA předává potomkovi výhradně matka. Ve vajíčku se nachází přinejmenším sto tisíc mitochondrií. Spermie jich vnese do zárodku při oplození jen několik desítek a ty jsou poměrně záhy zničeny. Pokud má matka v mitochondriích i poškozenou DNA, je konstelace mitochondrií u jejího dítěte výsledkem buněčné rulety. Matka sama nemusí následky mutací DNA v mitochondriích vůbec pociťovat. V jejím vajíčku se však můžou sejít především poškozené mitochondrie a pak dítěti hrozí onemocnění. V raných stádiích vývoje si navíc zárodek vybere z matčiných mitochondrií jen malou skupinu a z nich si pak své vlastní mitochondrie množí. Pokud má při počátečním výběru smůlu, může mít ve srovnání s matkou opět mnohem vyšší zastoupení defektních mitochondrií a riziko onemocnění u něj dramaticky naroste.

Výměna jader u embryí
Tým britských vědců z Newcastle University pod vedením Lyndsey Cravenové vyvinul techniku, která nabízí matkám s poškozenou mitochondriální dědičnou informací vyhlídky na početí zdravého dítěte.  Pro pokusy, jejichž výsledky zveřejnil prestižní vědecký týdeník Nature, využili vědci lidské zárodky vzniklé oplozením ve zkumavce. Vybrali jen taková embrya, u nichž neproběhlo oplození normálně. Z těchto zárodků by se dítě nikdy nenarodilo. Vědci využili toho že krátce po oplození ještě dědičná informace spermie nestačila splynout s dědičnou informací vajíčka. Otcovská a mateřská DNA se nachází v oplozeném vajíčku zvlášť v tzv. prvojádrech. Ta jsou v nitru oplozeného vajíčka po určité době jasně patrná.
Lyndsey Cravenová a její kolegové odebrali pod mikroskopem prvojádra z jednoho zárodku a přenesli je do druhého embrya, z něhož jeho vlastní prvojádra odstranili. Vědci se snažili, aby spolu s prvojádrem přenesli co nejméně mitochondrií. Není to jednoduché, protože mitochondrie jsou velmi malé a lékař je na rozdíl od prvojádra  pod mikroskopem nevidí.
Pokud by v budoucnu dokázali lékaři odebrat prvojádra ze zárodku počatého matkou s defektními mitochondriemi, mohli by je přenést do zárodku, který by jako dárkyně poskytla žena se zdravými mitochondriemi. Naprostou většinu dědičných vlastností nese jaderná DNA. Nově vytvořený zárodek by si tak uchoval prakticky všechny  geny svých biologických rodičů. Na rozdíl od původního embrya by však byl vybaven zdravými mitochondriemi. Nebezpečí dědičné choroby by bylo zažehnáno.

Zatím je však na podobné úvahy brzy. Technika ještě neodrostla všem dětským nemocem. Vědci přenesli prvojádra z 80 embryí. Zdárně se jich však vyvíjelo jen šest. U kontrolních embryí, která neprodělala přenos prvojader, byl vývoj dvakrát úspěšnější. Další vážnou komplikaci představuje skutečnost, že vědci nedokázali přenést prvojádra mezi zárodky zcela bez mitochondrií. Nově vzniklá embrya si nesla v průměru 2% cizích mitochondrií. V případě, že by matka měla poškozenou DNA v mitochondriích, mohly by se i do nově vytvořeného embrya „zatoulat“ mitochondrie s genetickým defektem. Damoklův meč dědičného onemocnění by se nad dětmi vznášel dál.
„V zásadě jsme ale ukázali, že základní principy této techniky fungují a bude je možné využít k tomu, aby se mitochondriální choroby nepřenášely z matky na dítě,“ řekl v rozhovoru pro Nature  člen výzkumného týmu Douglas Turnbull.

VIDEO: Vědci z Newcastle University zvládli přenos DNA mezi dvěma lidskými vajíčky. Tato technika otevírá možnost léčby nemocí, které způsobují poškozené mitochondrie.

Trnitá cesta do lékařské praxe

Zvětšit obrázek

Shoukhrat Mitalipov v brzké uplatnění této léčby nevěří. K tomu aby dostala šanci by musela nejprve padnout striktní etická omezení pro úpravu lidské dědičné informace.

V loňském roce provedl obdobné experimenty na opicích tým vedený Shoukhratem Mitalipovem z Oregon Health & Science University v americkém Portlandu. Vědci odebrali jadernou dědičnou informaci z neoplozeného vajíčka a vnesli ji do vajíčka, z nějž jeho vlastní jadernou dědičnou informaci odstranili. Následně nechali vajíčko oplodnit spermií. Narodila se čtyři mláďata, kterým se po více než roce stále vede dobře. Neprojevují se u nich žádné defekty, které by bylo možné připsat na vrub vedlejším účinkům přenosu jaderné dědičné informace. Nyní musí Mitalipov předložit důkaz, že jeho technika funguje i u lidských vajíček. Úspěšné pokusy na opicích jsou sice příslibem, ale jistotu obdobných výsledků u člověka nezaručují. Než bude možné zavést kteroukoli z technik do nemocnic, musí vědci jasně prokázat, že přenášení jader k cizím mitochondriím nenaruší vývojovou schopnost zárodků a nepoznamená zdraví dítěte.

Mitalipovův postup využívající neoplozená vajíčka je vnímán jako eticky přijatelnější. Tým Lyndsay Cravenové používá oplozená vajíčka, jež se potenciálně mohou vyvinout v člověka. Embryo, z něhož jsou odebrána prvojádra, je při tomto postupu zničeno. A to je pro celou řadu lidí nepřijatelné. Zničení embrya odmítá například římsko-katolická církev nebo buddhisté.

Douglas Turnbull nyní jedná se zástupci britského Úřadu pro lidskou embryologii a oplození o tom, jaké další ověřovací pokusy bude nutné provést, než úřad povolí techniku pro prevenci mitochondrialních dědičných onemocnění využít v praxi. Také Shoukhrat Mitalipov chce získat v USA svolení pro prevenci těchto onemocnění, ale mnoho nadějí na úspěch nevidí. Zásahy, které si kladou za cíl pozměnit dědičnou informaci vajíček či spermií, podléhají z etických důvodů v mnoha zemích včetně USA striktním omezením.