John Zhang New Hope Fertility Center

Novopečená maminka, jejiž jméno nebylo zveřejněno, je původem z hášimovského království a se svými mateřskými trablemi si opravdu užila své. Než se s manželem obrátili o pomoc na Johna Zhanga, lékaře z New Hope Fertility Center v New Yorku, měla ve svých šestačtyřiceti za sebou už čtyři potraty a dvě děti jí zemřely. Jedno ve věku osmi měsíců, druhé šesti let. Ukázalo se, že na vině je mutace v mitochondriálním genomu v pozici 8993, kde došlo k záměně T a G (tyminu za guanin). I když sama měla vadných mitochondrií jen necelou čtvrtinu, děti jich měly vadných 95 %. Umíraly na to, co si lékaři pojmenovali Leighův syndrom.

Zhang měl pro manžele řešení, ale byl tu problém, taková léčba není v USA povolena. Rovněž tak Evropa nepřipadala v úvahu.  K léčbě genovou terapií se vstřícněji v zemích EU začala chovat jen protestantská Velká Británie. Její sněmovna 382 hlasy proti 128 hlasům vyslovila pro takzvaný pronuclear transfer pochopení. Jde o metodu, kdy se ze dvou embryí sestavuje jedno a to pak umožní ženám s vadnými mitochondriemi, mít zdravé děti. Bohužel k takovému rozhodnutí dospěli Britové teprve až loni a s jejich odchodem z unie světýlko blýskající v EU na lepší časy, zase zhaslo. Zhangův tým se rozhodl rodičům pomoci v sousedním Mexiku. Zvolil k tomu podobnou metodu, kterou mají povolenou v Británii, jen místo embryí prováděl zákroky na neoplozených vajíčkách a oplození provedl až následně.

Krátké opáčko, abychom si udělali představu co se potomkům napravovalo

Když hovoříme o dědičnosti, většinou máme na mysli tu chromozomální, tedy geny na DNA. A to je záležitost buněčného jádra. Náš genom je ale tvořen dvěma zcela odlišnými typy molekul DNA. Kromě těch v chromozomech máme ještě DNA v cytoplasmě -  v mitochondriích. To jsou organely, ale velmi zvláštní. S velkou dávkou autonomie. Od ostatních organel se liší právě tím, že mají svojí vlastní DNA. Když mají genetici na mysli právě tu jejich DNA, připisují k ní zkratku mtDNA. Protože spermie mitochondrie téměř neobsahují, potomek mitochondriální geny získává od matky, která mu je předá ve vajíčku. Výjimky tentokrát necháme stranou protože jsme o nich již psali. Vyjdeme z faktu, že na rozdíl od mutací v jaderné DNA, pokud má žena poruchu v mitochondriální genomu, není muž schopen problém svými zdravými mitochondriemi u potomka kompenzovat.

Zhang se svým třírodičovským "výpěstkem" (Screenshot N.H.F. Center video)

Opravovat vadný gen mitochondriím je mnohem složitější, než na chromozomu a to navzdory tomu, že chromozómy jsou dlouhatánské a mitochondriální DNA jen krátká kruhová molekula se kterou se dobře pracuje. Je tak malou, že ještě nedávno jsme jí zcela opomíjeli. Je dvěstětisíckrát kratší, než jaderná DNA a je na ní pouhých 37 genů. Mitochondrie si tak malý počet genů mohou dovolit, protože se jim buňky starají o dokonalý servis. Jediné, o co se starají ony nám, jsou záležitosti energetického metabolismu. Proto se jim často říká „elektrárny se špinavým provozem“.

Zhruba polovina mitochondriálních genů kóduje polypeptidy podílející se na enzymatické výbavě a tak není divu, že záměny v jediném písmenku genetického kódu v dědičné informaci mitochondrií, mají na život velký dopad. O co mají mitochondrie (ve srovnání s buněčným jádrem) genů méně, o to ve větším množství se mitochondrie v buňkách vyskytují. Běžně jich v buňkách bývá okolo deseti tisíc. V tom je ten zakopaný pes. Když provedeme opravu na genu v chromozomu, projeví se. Ale když provedeme opravu v mitochondrii, nic se nestane, protože těch špatných v buňce stále zůstává brutální převaha tří řádů. A udělat opravu na tisícovce molekul ve vajíčku, je zatím jen pouhá fantazie. Proto je jedinné možné řešení nějakého průšvihu, výměna celého „setu“ mitohondrií od zdravé matky, tedy transplantace od dárkyně vajíčka.

Shoukhrat Mitalipov dokázal, že „transplantace mitochondrií“ lze provést nejen u myší ale i na opičkách, tedy primátech už v roce 2009. (Kredit: OHSU).

Jak jsme si již řekli, tak matka, kterou si Zhangův tým vzal do parády, mitochondrie s vadnými geny na potomky přenášela, ale jinak jí sudičky zbylých  99,9 % genů (míněno s těmi v jádře), přisoudily zcela funkčních a vpořádku. Výzkumníci ve své zprávě uvádějí, že zdravý jaderný genom matky (jádro s chromozomy) využili a přenesli do vajíčka dárkyně. Tomu ale předtím jeho jádro s chromozomy odsáli. Z darovaných vajíček využili vlastně jen vnější obal s cytoplazmou (a tím i zdravými mitochondriemi). Teprve pak do něj vložili pacientčino jádro s informacemi, podle kterých se život vyvíjí. Rekonstruovali celkem pět ženiných vajíček. Jak už se to v takových případech po přenosu jader stalo zvykem, letargické vajíčko přivedli k životu elektrickým šokem. To na změnu elektrického potenciálu reaguje rozpuštěním membrán a na takto „svolném“ vajíčku se s vyšší pravděpodobností daří znásilnění spermií vpravovanou do buňky injekčně.

Když se vajíčka po elektrickém "šťouchu" začala dělit, ne všechna byla vpořádku. S tím se ale počítalo a z těch zdárně oplodněných vybrali tu blastocystu, která v v buňkách měla správný počet chromozomů (46XY). Dál ji chovali v mediu, jako v bavlnce, jen občas jehlou  jednu buňku napíchli a odsáli, aby zjistili, kolik dobrých a špatných mitochondrií má. Jádro, při  přenášení z jedné buňky do druhé totiž nejde opláchnout pod vodovodem a utřít ručníkem a tak se s jeho přenosem do nového prostředí přece jen nějaké vadné mitochondrie dostanou. Ukázalo se, že v buňkách vyvíjejícího se embrya, bylo těch zmutovaných jen pět procent, což není mnoho a tak došlo na přenos ebmrya matce do dělohy. Dál už se zárodek vyvíjel, jak pro něj bývá zvykem, a po 27 týdnech gestace matka porodila.

Mito a Tracker s transplantovanými mitochondriemi byly primátími předchůdci nynějšího „mexického“ přenosu. Protože i vědci mají smysl pro humor, nazvali je podle chemikálie běžně používané v laboratoři. „Mito Tracker“ - barvičky, jež emituje fluorescenční světlo a používá se ke specifickému zviditelnění mitochondrií v buňce. Mitalipovovi makaci jsou také potomci dvou matek a jednoho otce. (Kredit: OHSU).

Informace o narození dítěte vyšla v časopise Fertility and Sterility předevčírem. Moc podrobností tam není, ty si vědci nechávají až na příští měsíc, na setkání specialistů Americké společnosti pro reprodukční medicínu v Salt Lake City v Utahu. Nejspíš se ale dozvíme, že „jen“ aplikovali na lidi metodu, ktera se u myší provádí běžně celá desetiletí. A že ji odzkoušeli jejich kolegové pod vedením Shoukhrata Mitalipova v Oregonském národním centru pro výzkum primátů i na našich vzdálených příbuzných. Těm se narodili makakové s cizími mitochondriemi už před sedmi lety. Možná na plénu zmíní i to, že už v roce 2000 zvládl výměnu jaderné dědičné informace mezi nezralými lidskými vajíčky tým francouzských, italských a španělských lékařů pod vedením českého vědce Jana Tesaříka.  A nebo, že již lidská vajíčka „opravili“ a podařilo se získat embrya v roce 2003 i Číňanům. Ale ať už Američané své předchůdce zmíní, nebo ne, nejdůležitější je, že se jejich narozenému chlapci daří dobře a že test na mitochondrie prokázal, že těch vadných po matce měl v buňkách pupečníkové krve, méně než jedno procento. Vzhledem k tomu, že z dřívějších prací zabývajících se nemocnými postiženými obdobnými poruchami mitochondrií se uvádí, že nemoci propukají až když je vadných mitochondrií okolo 18 %, čeká jej budoucnost bez útrap spojených s nemocí jeho matky - Leighova syndromu. Nemusí se obávat, že brzo umře a čeká jej plnohodnotný život, pokud si ho sám nepokazí. A vzhledem k tomu, čím se nemoc přenáší, postižení nehrozí ani jeho potomkům. 

Závěr
Transplantace mitochondrií nejsou pro většinu křesťansky smýšlejících obyvatel vyspělých západních zemí metodou akceptovatelnou. K nepříznivě nastavené legislativě významně přispěly i kampaně aktivistů, kterým genetické manipulace tradičně leží v krku a bez znalosti věcí straší frázemi s takzvanou předběžnou opatrností. Rodičů, kteří si začínají být vědomi svých vadných genů a nebudou chtít své ratolesti zatížit rizikem z dědičného prokletí v podobě poruch nervového systému, svalových křečí,… bude, zvláště po zveřejnění prvního úspěchu, nyní rychle přibývat. Kolik jich bude? Statistika říká, že na každých 100 000 obyvatel se nás, mitochondriálních invalidů, kterým pak „smůla“ kazí radost ze života,  je jedenáct až dvanáct. Jiné prameny uvádějí že vážnou mitochondriální mutací trpí každé dvousté narozené dítě. Uvádějí se ale i jiné počty, rozdíly jednotlivých týmů vyplývají z toho, že vadné mitochondrie znamenají pro postižené buňky deficit energie a ten se může projevovat  celou škálou postižení (svalů, nervů, poruchou funkce vnitřních orgánů, mozku,…) a často v různé míře (manifestaci).

Metoda, které se říká transplantace mitochondrií (ve skutečnosti se ale transplantuje jádro a ne mitochondrie), se ukázala být schůdnou cestou, jak mnoha rodinám a dětem vylepšit jejich strastiplný osud. Ne všichni rodiče si ale budou moci dovolit obcházet paragrafy transplantační turistikou. Těm méně majetným tak nezbude, než to nechat v rukou božích, případně se utěšit jiným homeopatikem a pokorně čekat na změnu v myšlení spoluobčanů. Legislativu totiž mají právo změnit jen politici a ti se zase zavazují ctít vůli svých voličů.

Video: BBC- WORLD'S FIRST BABY BORN FROM 3-PARENT

Postupně o události začínají referovat všechny významné tiskové agentury. CBS: First three-parent baby's impact on fertility methods

Literatura

J. Zhang,  H. Liu, S. Luo, A. Chavez-Badiola, Z. Liu, m. Yang, S. Munne, M. Konstantinidis, D. Wells, T. Huang.: First live birth using human oocytes reconstituted by spindle nuclear transfer for mitochondrial DNA mutation causing Leigh syndrome, Fertility and Sterility (2016). dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2016.08.004