Genetický černý Petr. Jak díky „chybám od přírody“ vznikají klíčové objevy

Výzkum vzácných onemocnění, kterými často trpí jen pár jedinců na světě, přináší nečekané a zásadní objevy o fungování lidského těla. Pokrok v léčebných metodách dává naději i pacientům a jejich rodinám.

Přinášíme vám text vědecké redaktorky Pavly Hubálkové pro WIRED.CZ

Říká se, že je větší šance vyhrát ve Sportce než se narodit se vzácnou nemocí. Šabovi si „genetického černého Petra“ vytáhli hned dvakrát. Dvě z jejich tří dětí trpí vzácnou nevyléčitelnou nemocí – mukopolysacharidózou IIIA. „Karolínce je dnes dvanáct, Míše deset. U každé se onemocnění projevuje jiným tempem a odlišným průběhem,“ říká jejich otec Roman Šabo.

Mukopolysacharidózy jsou dědičné poruchy metabolismu, při kterých v buňkách chybí životně důležité enzymy. V těle se kvůli tomu hromadí škodlivé látky – mukopolysacharidy, které vedou k poškození tkání a orgánů, jako jsou játra, slezina, srdce i mozek. Existuje několik podtypů, které se liší průběhem i možnostmi léčby.

Na onemocnění se u Karolíny Šabové přišlo, když jí byly dva roky. Ve stejný den genetické testy potvrdily nemoc také u tehdy tříměsíční sestry Michaely. „Diagnózu jsme si zpočátku moc nepřipouštěli, vše se zdálo být v pořádku,“ vzpomíná otec. Postupem času ale Karolíně začaly hrubnout rysy v obličeji, zpomaloval se její psychomotorický vývoj a pozvolna, asi do svých šesti let, zapomínala vše, co se naučila. Začala být často nemocná. „Dnes z důvodu poškození centrální nervové soustavy a ochablého svalstva prakticky přestala chodit. Také téměř vymizel polykací reflex. Z původně hyperaktivního dítěte se stává spíš klidnou až apatickou,“ líčí Roman Šabo.

Sestra Michaela ve čtyřech letech podstoupila experimentální genovou terapii v Barceloně. „Byla to pro nás velká naděje, šance na vyléčení. Léčba ale nemoc nezastavila, jen zpomalila. Asi do šesti a půl let se Míša vyvíjela docela normálně, ale pak se něco zlomilo. Stejně jako dřív Kája začala pozvolna zapomínat slova, zhoršily se její soustředěnost i motorické schopnosti. Přestala jevit zájem o věci, které měla dosud ráda,“ popisuje otec. Pro celou rodinu jsou velkou oporou pacientské organizace jako například Společnost pro mukopolysacharidosu i úzká spolupráce s lékaři a vědci.

Právě tato spojení jsou klíčová při výzkumu a vývoji nových léčebných postupů, které často vedou i k nečekaným objevům. „Některé mechanismy, které objevíme při studiu vzácných nemocí, mohou mít i mnohem širší uplatnění. Například díky studiu lysosomálních střádavých nemocí, kam patří i mukopolysacharidózy, umíme přes hematoencefalitickou bariéru, která chrání mozek, dopravit i velkou biomolekulu, jako je například enzym, což běžné není možné. Tohoto nového mechanismu by se jednou mohlo využívat například i pro léčbu Alzheimerovy nebo Parkinsonovy nemocí,“ říká Martin Magner z Kliniky pediatrie a dědičných poruch metabolismu 1. lékařské fakulty a Všeobecné fakultní nemocnice v Praze.

Má to smysl

„Většina zásadních objevů a konceptů v genetice a molekulární biologii pochází ze studia vzácných onemocnění,“‎ shrnuje profesor Stanislav Kmoch z Kliniky dětského a dorostového lékařství 1. lékařské fakulty UK a Všeobecné fakultní nemocnici v Praze, proč má smysl zkoumat nemoci, kterými mnohdy trpí jen pár jedinců na celém světě. „Příroda nám odhalí nejvíc tajemství tehdy, když nefunguje tak, jak má původně naplánováno,“‎ vysvětluje a přirovnává to k pochopení fungování složitého přístroje, který má mnoho součástek: „Když z takového systému odstraníte jednu součástku, můžete přímo sledovat, jaké to má následky.“

Přesně tak dnes probíhají experimenty na buněčných a zvířecích modelech, kdy vědci „vypínají“‎ či jinak mění konkrétní geny a sledují, co se se zkoumaným systémem stane. „Takové pokusy samozřejmě nelze dělat u člověka. Můžeme pouze sledovat, co změnila sama příroda – jaké genetické mutace vytvořila a jaké dopady tyto mutace mají na své nositele,“ doplňuje Kmoch.

Nové možnosti a rostoucí naděje

Aktuálně je klinicky popsáno přibližně osm tisíc různých vzácných onemocnění. Tedy nemocí, které mají v populaci méně než jednoho pacienta na dva tisíce osob. Na světě žije přibližně 350 milionů pacientů trpících nějakým vzácným onemocněním. Společně by tvořili třetí nejlidnatější stát na světě. Příčinou většiny vzácných nemocí je genetická porucha. První příznaky nemoci se většinou projevují už v dětství a 60 až 70 procent pacientů se nedožije pěti let věku.

Zároveň ale díky vědě dochází k obrovskému rozvoji nových léčebných možností, zmírnění obtíží i prodloužení délky života. „Pokrok v léčbě vzácných nemocí je fascinující. V případě lysosomálních střádavých onemocnění teprve v 60. letech vznikal klinický popis příznaků a příčin. Dnes máme několik možností léčby a některé děti se dožívají i dospělého věku,“ líčí Martin Magner, který se léčbou těchto dětí zabývá na klinické i výzkumné úrovni.

V případě mukopolysacharidóz se dnes pro léčbu nejčastěji používá takzvaná enzymová substituční terapie. Při ní pacient dostává uměle vyrobený enzym, který si jeho tělo kvůli chybné informaci v genetické informaci neumí tvořit. Další možností je transplantace kostní dřeně nebo přesněji kmenových krvetvorných buněk, které nemají genetickou mutaci a produkují enzym, jenž pacientovu tělu chybí.

Mocná, ale ne všemocná genetika

Žhavým trendem výzkumů je genová terapie a metoda „genetických nůžek“ CRISPR, která umí opravit poškozené místo v genetické informaci a teoreticky i funkci enzymu. „Na genovou terapii se s nadějí upíná mnoho lidí, ale je potřeba mírnit očekávání. U některých nemocí může skutečně zásadně pomoci, ale není to zázrak,“ říká Magner.

Chyby v genetické informaci totiž vedou ke vzniku sekundárních patofyziologických procesů, jako je chronický zánět, poruchy metabolismu, narušení buněčné signalizace a nevratné poškození tkání a orgánů. „Pokud genová terapie nebude podána dostatečně brzo nebo se nedostane se do všech tkání, její účinek bude dále omezen a neovlivní sekundární patofyziologické procesy, které způsobují nejvíc problémů,“ vysvětluje Magner a zdůrazňuje, že právě včasný záchyt nemoci je zcela klíčovou komponentou.

I proto se na vybrané vzácné nemoci testují všichni novorozenci jen pár hodin po porodu. Příkladem je cystická fibróza neboli nemoc slaných dětí, která postihuje především respirační a trávicí systémy a způsobuje hromadění hustého a lepkavého hlenu v orgánech. Ačkoliv zatím neexistuje možnost vyléčení, včasné zahájení mírnění příznaků výrazně zlepšuje vyhlídky. Dalším příkladem může být metabolická porucha fenylketonurie, kterou lze léčit pomocí speciální diety.

„Při diagnostice hraje významnou roli genetika a rozvoj metod, jako je sekvenování celého genomu, které pomáhají odhalovat příčiny nejasných klinických projevů u dětských pacientů. Při zahájení léčby v časném stadiu se velká část problémů, kvůli nimž tyto děti dnes umírají, vůbec nemusí rozvinout,“ dodává Magner u příležitosti Dne vzácných onemocnění, který každoročně připadá na posledního února.

Pavla Hubálková

Autorka je redaktorka WIRED. O vědě píše také pro magazín Univerzity Karlovy Forum. Původně si myslela, že sama bude vědkyní. Vystudovala klinickou biochemii a dokončila doktorát v neurovědách. Během Fulbrightovy stáže na Northwestern University v Chicagu ale zjistila, že ji místo bádání v laboratoři víc baví komunikace vědy.

WIRED je nejznámější technologický magazín světa. Je to průvodce budoucností. Inspiruje a propojuje zajímavé lidi, nabízí orientaci ve společnosti, která prochází radikální proměnou, a ukazuje, jak technologie mění veškeré aspekty našeho života – od byznysu, vědy, zdraví až po kulturu a design. Předpovídá trendy dříve než ostatní, vysvětluje souvislosti, vývoj a důsledky. WIRED je globální komunita lidí, kteří jsou napřed.

Děkujeme za spolupráci ♥