Velká sláva v Bílém domě
Přečtení většiny písmen dědičného kódu v lidské dědičné informace bylo ohlášeno světu 26. června roku 2000. V Bílém domě se za přítomnost tehdejšího amerického prezidenta Billa Clintona střetli genetici Francis Collins a Craig Venter. Prostřednictvím televizního mostu byl památnému okamžiku přítomen i britský premiér Tony Blair a přední britský genetik John Sulston.
Collins a Sulston zastupovali obří mezinárodní konsorcium Human Genom Project, které se čtení lidského genomu věnovalo patnáct let a utratilo přitom 3 miliardy dolarů. Venter reprezentoval svou vlastní soukromou společnost Celera Genomics, která sice vstoupila do čtení kompletní lidské DNA později než konsorcium, ale v nevyhlášeném závodě s Human Genom Project byla nakonec úspěšnější. Venter byl při čtení lidské DNA nejen rychlejší, ale také výrazně lacinější. Na druhé straně se ale mohl poučit z chyb konsorcia a vydatně čerpat z dat, které Human Genom Project průběžně zveřejňoval na internetu. Remíza vyhlášená v Bílé domě tak byla všemi zúčastněnými vnímána jako spravedlivá.
Je těžké představit si nesourodější dvojici, než jakou tvořil Collins a Venter. Šéf projektu Human Genom Project je znám jako silně věřící křesťan přesvědčený o tom, že přečtením lidského genomu se lidstvo vrací do dob, kdy Ježíš zázračně uzdravoval nemocné a oživoval mrtvé. Venter představuje prototyp tvrdého genetického podnikatele, který se nevyhýbá kontroverzním počinům a na jedno z předních míst svého hodnotového žebříčku staví zcela jednoznačně finanční profit. Ne nadarmo si vysloužil přezdívku „Bill Gates genetiky“. I proto nemělo příměří mezi oběma týmy dlouhého trvání. Při publikování výsledků v prestižních vědeckých týdenících Nature a Science už opět převládla řevnivost obou týmů a ty postupovaly na vlastní pěst.
Více, rychleji, laciněji
Dnes je čtení DNA neskonale rychlejší, jednodušší a lacinější než bylo před deseti lety. Kompletní lidský genom lze přečíst během několika dní. Náklady by mohly v dohledné době klesnout pod tisíc dolarů. Už dnes byl kompletně přečten genom stovek lidí a desítky z nich souhlasily s tím, aby jejich DNA byla pro potřeby dalšího výzkumu zveřejněna na internetu.
Jako na běžícím pásu jsou čteny genomy dalších forem pozemského života. Známe kompletní dědičnou informaci mnoha nebezpečných virů, bakterií a cizopasných prvoků. Byla přečtena DNA přenašečů nebezpečných chorob, např. komára Aedes aegypti šířícího žlutou zimnici. Přečteny byly genomy důležitých zemědělských plodin (např. kukuřice, rýže, sóji) i hospodářských zvířat (kura, skotu, prasete).
Naplňuje se i předpověď Billa Clintona o přínosu genetiky pro medicínu. Výzkum dědičné informace nádorů odhalil dosud netušené zákonitosti vzniku rakoviny. Ukázalo se například, že mnohé nádory, jejichž buňky se jeví pod mikroskopem jako stejné, vznikly ve skutečnosti úplně jinými mechanismy. Tyto skryté rozdíly mají zásadní vliv při reakci pacientů na léčbu.
Platí to i opačně. Různé typy nádorů sdílejí některé mechanismy, jež se významně podílejí na rakovinném bujení a jsou důležité pro léčbu. Například poškození genu IDH1 kódujícího enzym izocitrátdehydrogenázu bylo nejprve při testování nádorů tlustého střeva objeveno jen u jednoho pacienta a bylo považováno za bezvýznamné. Stejná mutace však byla následně odhalena u 8% vzorků odebraných pacientům s leukémií a u 12% pacientů se smrtícím nádorem mozku. Tak se ukázalo, že mutace genu IDH1 narušuje odbourávání zplodin látkové výměny s rakovinotvornými účinky.
V dohledné době by se měly naplnit databáze údaji o dědičné informaci 25 000 nádorů. Přesto je genetika v odhalování tajů rakoviny stále na samém počátku.
Genetika nemocí
„Den G“, jak se 26. červnu 2000 začalo záhy přezdívat, byl pro politiky i genetiky jedinečnou příležitostí k předestření smělých vizí. Bill Clinton například vyjádřil přesvědčení, že „tento přelomový úspěch povede k nové éře molekulární medicíny, k éře, která přinese nové způsoby prevence, diagnostiky a léčby chorob.“
Tyto vize se začínají pomalu naplňovat. Lékaři vytěžili z lidského genomu celou řadu poznatků o dědičných chorobách, které jsou vyvolány poškozením jediného genu. Otevřeli tak nové možnosti pro léčbu náhradou zničeného genu za gen plně funkční. Tak zvaná genová terapie si připsala na své konto řadu úspěchů, např. léčbu některých typů dědičné slepoty.
Také mnohem častější choroby, jako je infarkt myokardu, Alzheimerova choroba nebo cukrovka, mají své genetické pozadí. To je však mnohem komplikovanější. K jejich vzniku přispívá komplexní souhra velkého počtu genů, z nichž každý se podílí na sklonu k chorobě jen velmi málo. Stanovit na základě testů zacílených na tyto „rizikové“ geny zdravotní vyhlídky konkrétního člověka je prakticky nemožné. Odhalení „ochranných“ variant není zárukou zdraví. A naopak, vlastník „rizikových“ variant genů nakonec onemocnět nemusí. Z analýz několika desítek genů nelze proto dělat s ohledem na riziko civilizačních chorob žádné významnější závěry. Podstatně větší vypovídací hodnotu budou mít rizika určená na základě rozboru informací uložených v kompletním genomu. To bude zřejmě možné už v dohledné době. Ani pak nebude lidský genom „knihou osudu“, kde je zapsáno, co nás čeká a co nás nemine. Člověk s dědičným sklonem k obezitě se může bránit zdravou výživou a zdravým životním stylem. Naopak, kuřák bude čelit vážnému riziku rakoviny plic, i když si neponese ve své DNA dědičnou zátěž pro toto onemocnění.
Kdo jsme?
Před zveřejněním lidského genomu se genetici domnívali, že člověk má ve své dědičné informaci možná až 120 000 genů, z nichž mnohé jsou typické jen pro člověka Homo sapiens a předurčují nás k charakteristickým lidským rysům, jako je abstraktní myšlení nebo řeč. Už „den G“ usvědčil vědce z naivity. Lidský genom obsahuje asi 23 000 genů, což není o mnoho více než mají mnozí bezobratlí tvorové. Mezi zástupci pozemské flóry najdeme druhy, které nás objemem dědičné informace i počtem genů hravě zastíní.
Hodně si vědci slibovali od přečtení kompletního genomu šimpanze, který je našim nejbližším živočišným příbuzným. Ani šimpanzí genom však záhadu genetických základů lidské výjimečnosti nevyřešil. Mezi lidmi a šimpanzi existují určité rozdíly v jednotlivých genech, ale ty se nezdají natolik závažné, aby vysvětlovaly zásadní rozdíly ve fungování lidského a šimpanzího mozku. Genetici nyní tíhnou k názoru, že jedinečnost člověka vyvěrá z organizace jeho genomu, z interakcí mnoha různých genů. Nyní genetici upírají naděje ke genomu člověka neandrtálského, který už genetici přečetli ze dvou třetin. Je však možné, že se odpověď na otázku lidské jedinečnosti neukrývá ani tam.
Vedle odhalování původu člověka přispívá genetika i k pátrání po vzniku života na Zemi a odhalování peripetií jeho evoluce. Technický pokrok otevírá cestu pro neuvěřitelně ambiciózní projekty. Například mezinárodní iniciativa „10k“ si klade za cíl v dohledné době přečíst genomy 10 000 obratlovců. Z těch bychom mohli zrekonstruovat obraz evolučních osudů této významné skupiny živočichů a pochopit například všechny příčiny evoluční úspěšnosti ryb, jež svou druhovou pestrostí nemají mezi ostatními obratlovci konkurenci.