Vědecká obec neustále objevuje nové poznatky a posouvá hranice lidského poznání. V tomto kontextu je významné členství v prestižních mezinárodních organizacích, které sdružují přední odborníky. Jednou z takových organizací je EMBO (European Molecular Biology Organization), založená v roce 1964 s cílem podporovat talentované vědce a mezinárodní spolupráci ve výzkumu.
Petr Svoboda: Osobnost světové úrovně v molekulární biologii
Profesor Petr Svoboda z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR byl zvolen za člena EMBO, což je významné ocenění jeho práce a přínosu pro vědu. Toto zvolení potvrzuje pozici ústavu jako špičkového pracoviště v oblasti molekulární a buněčné biologie v České republice. Jeho úspěch reflektuje nejen jeho osobní nadání, ale také skvělou vědeckou budoucnost, která se před ním otevírá.
Osobní pohled a ocenění týmové práce
Petr Svoboda sám vnímá své zvolení jako velkou poctu a závazek. „Seznam členů EMBO ve mně vždycky vyvolával velký respekt a teď se musím srovnat s tím, že na něm budu taky,” popsal své pocity s úsměvem. Zdůrazňuje však, že toto ocenění vnímá především jako uznání práce celého svého týmu za posledních jedenáct let. Bez jejich přispění by jeho vlastní úspěchy nebyly možné.
Výzkumné zaměření: Kontrola genové aktivity v raném embryonálním vývoji
Hlavním předmětem výzkumu Petra Svobody jsou molekulární mechanismy, které řídí aktivitu genů v samém počátku embryonálního vývoje savců. Přirovnává tento proces k restartování řídícího počítače v okamžiku startu raketoplánu, což podtrhuje jeho nesmírnou složitost z hlediska kontroly genetické informace. Tým se v současnosti soustředí na jeden specifický molekulární mechanismus, který se vyvíjel v myším vajíčku po dobu čtyřiceti milionů let a připomíná systém vrozené protivirové imunity známý u bezobratlých a rostlin.
EMBO: Podpora vědy v Evropě
Petr Svoboda má s organizací EMBO dlouhodobou zkušenost. „Pokud se v Evropě zabýváte molekulární biologií, budete se opakovaně setkávat s možnostmi podpory od EMBO,” uvedl. Obdivuje efektivitu organizace, která dokáže mnoho zvládnout s minimálním administrativním aparátem. Zvláště vyzdvihuje význam EMBO instalačního grantu pro podporu začínajících vedoucích týmů v oblasti Life Science v České republice.
Klonování myší: Nový milník v reprodukční biologii
Vědecký svět nedávno zaznamenal významný úspěch v oblasti klonování. Mgr. Helena Fulková, Ph.D., z Výzkumného ústavu živočišné výroby v Praze, údajně jako první česká vědkyně úspěšně naklonovala myši. Z pokusů, které provedla v Japonsku, se narodilo šest mláďat, z nichž většina je naživu. Japonsko je v oblasti reprodukční biologie považováno za světovou špičku.
Úspěšnost metody a její náročnost
Úspěšnost metody použité Helenou Fulkovou je srovnatelná s nejlepšími světovými výsledky v klonování myší, což je považováno za jeden z nejsložitějších procesů v tomto oboru. Celosvětově se klonováním myší podařilo uspět pouze vědcům z několika málo zemí.
Komentář Petra Svobody k reprodukčnímu klonování
Doc. Mgr. Petr Svoboda, Ph.D., který se sám zabývá studiem kmenových buněk, komentoval tento úspěch. Zdůraznil, že reprodukční klonování je pro základní výzkum významnou metodou, která přináší unikátní data o fungování genetické informace během vývoje organismu. Fascinuje ho technická proveditelnost „restartování“ genetické informace uložené v tělní buňce.
Od ovce Dolly k pochopení genetické informace
Klonování ovce Dolly v roce 1996 zásadně změnilo naše chápání využití genetické informace. Ukázalo se, že téměř všechny typy tělních buněk nesou kompletní genetickou informaci, ale liší se v tom, které její části využívají. Klasický model omezování vývojového potenciálu během embryonálního vývoje, kdy tělní buňka získává specializaci a ztrácí potenciál, byl zpochybněn.
Experimenty Johna Gurdona na obojživelnících (za které získal Nobelovu cenu) již naznačovaly, že ztráta vývojového potenciálu tělních buněk nemusí být absolutní. Nicméně u savců, s jejich komplikovanějším nitroděložním vývojem, panovala silná skepse, zda lze jádro normální tělní buňky efektivně reprogramovat k obnovení embryonálního vývoje.
Výzvy klonování myší
Možná překvapivě prvním klonovaným organismem nebyla laboratorní myš, ačkoliv je nejčastějším zvířecím modelem. Důvodem byly dva faktory: technická srovnatelnost manipulace s vajíčky a embryi hospodářských zvířat a vyšší technická náročnost klonování myší. Ta je dána parametry vývoje časného myšího embrya a samotným procesem klonování pomocí přenosu somatického jádra.
V praxi to znamená, že genetická informace vajíčka je nahrazena jádrem somatické buňky. Následně faktory z cytoplazmy vajíčka pronikají do jádra a „resetují“ jeho genetickou informaci. Tento proces je úspěšný pouze v relativně malém počtu případů. Účinnost „resetování“ se zvyšuje s časem a počtem buněčných dělení. U myšího modelu však dochází k aktivaci DNA po oplození velmi rychle, což omezuje čas pro celý proces přeprogramování.
Moderní klonovací techniky | Genetika | Biologie | FuseSchool
Význam pokračujícího výzkumu klonování
Výzkum reprodukčního klonování pokračuje z několika důvodů. Vývoj naklonovaného embrya a zdravotní stav dospělého jedince poskytují unikátní model geneticky identických organismů. To umožňuje lépe pochopit přenos a uchování informací, které sice nejsou uloženy v DNA, ale nacházejí se v jádrech různých tělních buněk.
Ačkoliv by se mohlo zdát, že reprodukční klonování se stalo rutinou, opak je pravdou. Porovnání běžné mikromanipulace vajíček s komplexním procesem reprodukčního klonování je přirovnatelné k rozdílu mezi civilním létáním a vrcholnou akrobacií v nadzvukovém letadle. Úspěchy Heleny Fulkové dokazují její zařazení mezi světovou špičku a její zkušenosti budou pro českou vědu nesmírně přínosné, pokud se jí podaří je zúročit i v tuzemsku.
Výzkum "sobeckých genů" a nekódující DNA
Vědci z Rakouska a Izraele, ve spolupráci s českou vědkyní, objevili na červech-háďátkách učebnicový příklad mechanismu, jakým některé geny, které se nemusí jevit jako prospěšné pro hostitele, soutěží o zastoupení v dalších generacích. Tento koncept vychází z teorie sobeckého genu Richarda Dawkinse.
Mobilní elementy a jejich role v embryonálním vývoji
K těmto "sobeckým" prvkům patří tzv. mobilní elementy, které mohou pocházet například z retrovirů a usazují se či množí v naší DNA. Jejich chování v embryonálním vývoji organismu bylo opět detailněji prozkoumáno na háďátkách, která jsou často využívána pro studium stárnutí a dalších biologických jevů.
Vědci objevili v přírodě několik "sobeckých genů" typu "jed a protijed". Tyto geny samotnému nositeli nepřinášejí užitek, ale zajišťují své vlastní zdědění další generací. Článek popisující tento objev byl publikován v prestižním časopise Nature.
Unikátní objev: Geny "jedu a protijedu" u háďátek
„Ještě před pár lety se vědci domnívali, že ta část DNA, která nekóduje proteiny, neplní žádnou funkci,“ připomíná biochemik Jan Konvalinka. V současnosti však víme, že tato nekódující část DNA tvoří až 98 % genomu a její funkce jsou mnohem rozmanitější. V tomto případě se projevila v embryonálním vývoji organismu.
„Je to jeden z mála unikátních příkladů, kdy se prokazatelně děje v přírodě, to, co bylo kdysi předpovězeno teoreticky,“ vysvětluje Petr Svoboda. U háďátek z Guadeloupe bylo zjištěno, že jejich DNA obsahuje na jednom místě tři odlišné geny: jeden funguje jako jed, který zpomaluje embryonální vývoj, a dva jako protijed, který se produkuje v embryu. Háďátka z Portorika tyto elementy ve své DNA nemají a množí se normálně. Problém nastal, když se háďátka z Guadeloupe křížila s jinými populacemi - mechanismus "jedu a protijedu" jim umožňoval zachovat si své geny.
Mechanismus umlčení "jedu" a role RNA
Další molekulární výzkum prokázal, jak háďátka dokážou "jed" umlčet a udržet tento stav po několik generací, i když již protijed v DNA nemají. „Modifikují se obálky DNA,“ popisuje Jan Konvalinka. Petr Svoboda dodává: „Protijedem jsou malé RNA.“ Podobné fungování "sobeckých genů" bylo pozorováno i u rostlin a octomilek.
Výzkum malých RNA a regulace genové exprese
Výzkumná skupina, ačkoliv se primárně nezabývá epigenetikou, vděčí za svůj název počátečním ambicím studovat epigenetické mechanismy. Tyto ambice byly zmařeny neúspěchem při získávání financí na studium chromatinu během proměny savčího oocytu v embryo.
Zaměření na evoluci genů a posttranskripční mechanismy
V současnosti se skupina soustředí na studium evoluce genů a jejich regulace, především posttranskripčních mechanismů. Výzkum je zaměřen na samičí zárodečnou linii u myší, ale občas se rozšiřuje i na jiné oblasti a modelové systémy, jako jsou oocyty jiných savců, zygoty, spermatogeneze a soma.
Role malých RNA v savčích zárodečných liniích
Hlavním tématem výzkumu v posledních letech jsou savčí mechanismy využívající malé RNA. Laboratoř zkoumala jejich funkce a koexistenci v savčích zárodečných liniích a pokoušela se adaptovat RNA interferenci na antivirový mechanismus in vivo. Tento výzkum stále pokračuje.
Přeměna oocytu na embryo: Dvě hlavní složky
Další oblastí výzkumu je exprese genů během přeměny myšího oocytu na embryo. Tento proces má na úrovni kontroly genové exprese dvě hlavní složky: (I) degradace mateřských mRNA, která vymaže identitu oocytu, a (II) aktivace zygotického genomu, která vede k vytvoření nové identity u zygoty. U myší dochází k hlavní aktivaci zygotického genomu ve stadiu dvou buněk.
Etické aspekty genetických úprav embryí
V roce 2018 svět šokoval čínský vědec Che Ťien-kchuej, který oznámil vytvoření prvních geneticky upravených lidských miminek. Pomocí technologie CRISPR upravil geny tří lidských embryí s cílem učinit je imunními vůči HIV a následně tato embrya použil k zahájení těhotenství.
Okamžitá negativní reakce a právní důsledky
Reakce vědecké komunity i veřejnosti byla okamžitě negativní. Technologie byla v té době považována za příliš novou pro použití v lidské reprodukci a genetické úpravy DNA byly vnímány jako "genetické vylepšení". Čínská vláda obvinila vědce z "nelegálních lékařských praktik" a Che Ťien-kchuej si odpykal tříletý trest odnětí svobody.
Nová debata o geneticky upravených dětech
V současnosti se debata o geneticky upravených dětech oživuje díky newyorskému startupu Manhattan Genomics. Jeho deklarovaným cílem je ukončit genetická onemocnění a zmírnit lidské utrpení opravou škodlivých mutací v embryonálním stádiu. Společnost oznámila skupinu "vědeckých přispěvatelů", mezi nimiž figurují přední odborníci na oplodnění in vitro, datoví vědci a reprodukční biologové.
Spoluzakladatelka Cathy Tie, která se nebojí výzev, vnímá snahu o přijatelnost úprav lidských embryí ve společnosti jako klíčovou výzvu. Podle ní je tato oblast stále v plenkách a vyžaduje pečlivý a eticky zodpovědný přístup.