Malárie je vlastně úspěšný útok jednobuněčného parazita rodu Plasmodium, který se nejdříve rozmnoží v játrech a pak napadá červené krvinky. Do těla se dostává pomocí krvežíznivých samiček komárů rodu Anopheles. Postižený po deseti až patnácti dnech trpí horečkou, bolestmi hlavy, dávením, a když se mu nedostane vhodná léčba, může, zejména při nákaze druhem Plasmodium falciparum, umřít na rozpad červených krvinek, vnitřní krvácení a nedostatečné zásobení důležitých orgánů krví.
Plasmodium evoluční souboj s imunitním systémem obětí vyzbrojil důmyslnými maskovacími mechanizmy a adaptací. Je to sice mikroskopický, ale zdatný protivník. Nebezpečný parazit si na mnohých místech rozšíření dokázal vytvořit rezistenci vůči insekticidům (dokonce i DDT) i nejběžnějším lékům, jakým je například artemisinin, výtažek z původně asijské, u nás introdukované rostliny Artemisia annua (česky: pelyněk roční, slovensky: palina ročná).
Našinec si, naštěstí, nemá jak do důsledků uvědomit důležitost boje s malarií. Pokud necestuje do rizikových oblastí, je pro nás příliš vzdáleným a příliš „běžným“ problémem.
Ale podle světové zdravotnické organizace WHO jenom v Africe zemře na malárii jedno dítě každých 45 sekund a tato nemoc je zde příčinou dětské úmrtnosti až ve 20 procentech. I při dávno známé a rozšířené léčbě si Plasmodium celosvětově vyžádá okolo jednoho milionu lidských životů ročně. Nemocní se ale počítají v číslech o dva řády vyšších – ve stovkách milionů.
Jsou známy 4 typy lidské formy malárie, zapříčiněné různými druhy Plasmodia: P. falciparum, P. vivax, P. malariae, P. ovale. V posledních létech se již v jihovýchodní Asii objevilo několik lidských případů opičí malárie, způsobené parasitem Plasmodium knowlesi. Nejčastější jsou ale první dva jmenované typy, přičemž ten první je i nejnebezpečnější.
„Když chcete efektivně zastavit šíření parazitů způsobujících malárii, potřebujete komáry, kteří jsou na 100 procent vůči nim odolní. Když proklouzne jediný parazit a nakazí člověka, veškeré úsilí je odsouzené k nezdaru,“ říká Michael Riehle z University of Arizona, vedoucí zajímavého výzkumu, jehož výsledky publikoval časopis Public Library of Science Pathogens, známější pod zkratkou PLoS Pathogens.
Riehleho tým uměle pozměnil gen, který pak vkládal do vajíček komárů. Vylíhlá generace si novou sekvenci DNA nejen zabudovala do svého genomu, ale také ji předávala dál svým potomkům. Vědci takto získali geneticky upravený kmen druhu Anopheles stephensi, který je hlavním přenašečem malárie v Asii, zejména v Indii.
Cílená genetická změna vedla k zvýšení produkce konkrétního enzymu (kinázy AKT) v některých orgánech, zvláště ve střevě, kde dochází k prvnímu stadiu vývoje pasmodia – k vzájemnému oplodnění samčích a samičích pohlavních buněk a vzniku pohyblivých vajíček, ookinet. AKT je signální molekulou, která reguluje celou řadu fyziologických procesů, fušuje do dělení buněk, zastavuje proces řízené buněčné smrti – apoptózy a řídí aktivitu některých genů. Nadprodukce tohoto enzymu u anofelů zamezuje vznik životaschopných ookinet plasmodia. To ale není z hlediska přenosu nemoci všechno. Komárům mnoho AKTu zkracuje život o 18 až 20 procent. I tento fakt samotný by stačil na jisté snížení rizika přenosu nákazy, protože Plasmodium potřebuje na svoji komáří fázi vývoje dostatečně dlouhý čas.
Když takto "vytvořené" GMO komáry vědci krmili malárií nakaženou krví, byli překvapeni velmi nadějnými výsledky. Jak člověk, tak hmyzí jedinec dědí od svých rodičů dvě varianty (alely) každého genu. Když měli komáři jen jednu alelu uměle pozměněnou a druhou původní, počet nakažených jedinců se snížil o 60 až 90 %. A i u těch, jež infikováni byli, došlo v porovnání s kontrolní skupinou k výraznému snížení počtu vyvinutých parazitů – až o 75 až 99 %.
Komáři, kteří měli pozměněný gen na obou chromozomech, tedy byli v dané umělé mutaci homozygotní, všichni do jednoho nákaze Plasmodiem odolali.
„Překvapilo nás, jak dobře to funguje,“ tvrdí Riehle. Sám ale dobře ví, že jejich výsledek, jakkoli je zajímavý, zdaleka neznamená vítězství. Scénář likvidace malárie tím, že vůči ní odolní GM-komáři nahradí v přírodě všechny nebezpečné „divoké“ druhy, si vyžaduje tři kroky: výzkum genetických mutací, které znemožní vývoj parazita v těle komárů, zavedení příslušné sekvence DNA do genomu hmyzích hostitelů a co je hlavní – odhalení mechanizmu, který poskytne v laboratořích modifikovaným komárům selektivní výhodu nad těmi v přírodě, aby je mohli postupně nahradit.
A právě tento poslední úkol je ten nejsložitější. Kdyby pro rozšíření mutantů stačila jenom odolnost vůči parazitární nákaze, pak by to mohlo znamenat sice delší, ale jistou cestu k vítězství bez vedlejších následků. Jenže zvýšená produkce enzymu AKT zkracuje komárům život a pravděpodobně i jinak ovlivňuje jejich vývoj. A tak by v přírodě tito moskyti pravděpodobně brzo vyhynuli.
Proto by mutantní komáři potřebovali další genetickou nadstandardní výbavu umožňující snadnější přežití a úspěšnější rozmnožováni „v divočině“. Jen tak mohou své genetické poselství rozšířit do svého druhu. S tím je ale spojené riziko. Jednobuněčné Plasmodium je vychytralý prevít, jemuž krátký reprodukční cyklus pomáhá prolomit ochranné bariéry. Kdyby se mu to podařilo i u odolných a reprodukčně úspěšnějších komárů, pak by se původně dobrý úmysl nemusel odvíjet kýženým směrem.
Není nutné podléhat obavám. Tak daleko nejsme a ani dlouho nebudeme, jestli vůbec někdy. „Vyrobit“ geneticky upravený organismus, který by v přirozených podmínkách byl úspěšnější, než „výrobek slepého hodináře“ – evoluce, není tak jednoduché. A komáři patří mezi evolučně velmi úspěšný rod. Mnozí se sice živí ochranou přirozeného biotopu před GM-organismy, ale zatím je spíš opak pravdou – GMO, nebo i běžnými šlechtitelskými postupy, ale také vlastně geneticky pozměněné druhy musíme obnovovat a chránit před křížením se s divokými „záškodníky“. Jinak by nám postupně zmutovali zpátky. Právě to z cíle nahradit nebezpečné komáry jejich „bezpečnými“ mutanty dělá příliš těžký úkol. Naštěstí, nebo pro smůlu?
Životní cyklus Plasmodia
Zdroje: University of Arizona News , PLoS Pathogens,
stránky WHO.
Diskuze:
