Personalizovaná genová léčba už není sci-fi, ale realita

Dlouhé večery v laborce i u počítače, plány, co nevychází, a administrativa, která vědce a vědkyně zasypává papíry. Ale přesto tak často zní: já tu práci miluju. „Když plánujete projekt, experiment a využíváte k tomu celé spektrum znalostí oboru, ve kterém se pohybujete, a máte ještě tu naivní představu, že to všechno bude fungovat. To je pro mě ta fáze, kterou mám nejraději,“ říká molekulární bioložka RNDr. Karolina Škvárová Kramarzová, Ph.D., z Kliniky dětské hematologie a onkologie, Laboratorního centra CLIP 2. lékařské fakulty a Fakultní nemocnice Motol a Homolka.

 

Co všechno má na starosti vědkyně na pozici principal investigator na 2. lékařské fakultě?

Mojí hlavní náplní je vědecká práce, řeším konceptuální vedení projektů a řídím svůj tým. Práce s lidmi mě hodně naplňuje, hlavně vedení studentů. Baví mě sledovat, jak se učí přemýšlet nad experimenty a postupně rostou – odborně i lidsky. Trochu také učím, ale to nejdůležitější je pro mě věda – od vymýšlení projektů až po psaní a publikování článků. Když plánujete něco nového a využíváte k tomu celé spektrum znalostí oboru, ve kterém se pohybujete, a máte ještě tu zidealizovanou představu, že to všechno bude fungovat – to je pro mě fáze, kterou mám nejraději.

Pak samozřejmě, když člověk musí řešit, proč nějaké experimenty nevychází, proč to nedává smysl, proč se hypotéza nepotvrdila, to je ta víc frustrující fáze. Ale jako celek je pro mě charakter vědecké práce opravdu krásný. Co bych naopak nejraději eliminovala, je administrativní zátěž spojená s vědeckými granty.

Kolik času ještě trávíte v laboratoři?

Ten čas se výrazně zkracuje, často se do laboratoře dostanu až tehdy, když moji lidi nestíhají. Jak pokračuji v akademické kariéře, mám víc povinností vůči fakultě a vědecké komunitě a méně času na laboratorní práci. Mě ale ta práce baví od začátku, včetně té manuální, ke které se ráda vracím, protože si u ní v současné době příjemně odpočinu od starostí s granty a podobně.

 

 

Jak pestrý máte tým? Jsou v něm přírodovědci a přírodovědkyně, lékařky a lékaři, bioložky a biologové?

Máme tu jak lékaře a lékařky i kolegy z biologie, různé směry, různé odbornosti. Tak mi to vyhovuje. Například já do projektu vstupuji se zkušeností z molekulární biologie, moji kolegové zase z medicíny nebo biochemie. A dobře to funguje, každý přináší něco nového. Jednu věc má ale náš tým společnou: jde o skupinu velmi inspirativních lidí se smyslem pro humor. Když jste doktorand na začátku kariéry, neuvědomíte si, kolik času budete trávit v práci. Nechceme někoho přetěžovat, ale takový už je charakter experimentálního výzkumu, nedá se moc dělat od osmi do čtyř. Někdy jste v laboratoři od osmi do deseti, protože se experiment protáhne a vy musíte být flexibilní. Věda obecně vyžaduje drive a motivaci, a to zejména ve chvílích, kdy experimenty nevychází. Pak jsou lidé kolem vás obzvlášť důležití.

 

 

 

Co všechno řeší v rámci CLIPu konkrétně vaše podskupina?

Zabýváme se studiem významu genů a jejich mutací, přesněji chyb v genech, které stojí za vznikem a rozvojem vzácných onemocnění. Zároveň testujeme strategie, jak tyto mutace opravit. A pojítkem obou oblastí je genová editace. Nás totiž nedefinuje jedno téma. Mohla bych říct, že gros mojí práce je vývoj genové léčby, na což mám v současné době vědecký grant, ale velkou část aktivity věnuji právě studiu významu genů a genových mutací. Příkladem je naše spolupráce s týmem prof. Evy Froňkové, který se kromě jiného věnuje pacientům s nejasnými diagnózami, kde je podezření na genetickou příčinu. U těchto pacientů se provádí vyšetření DNA s cílem odhalit mutace odpovědné za vznik onemocnění.

Diagnostika takových případů je velmi složitá, umět vytipovat adekvátně tu potenciálně kauzální mutaci, chybu, je opravdu náročné. Samotné vytipování mutací navíc mnohdy nestačí, a je třeba složitě experimentálně prokázat, že se opravdu jedná o příčinu pacientovy choroby. A právě v tom se uplatňuje naše skupina.

 

 

Můžeme uvést konkrétní případ? 

Měli jsme například pacienta s těžkou anémií, který neodpovídal na standardní léčbu. Na základě vyšetření jeho DNA kolegové vytipovali jako potenciálně kauzální mutaci variantu v genu, který kóduje jeden z folátových transportérů. Tento transportér je na povrchu buněk a přenáší dovnitř folát (vitamín B9), který je potřebný pro syntézu nukleových kyselin, zejména u rychle se dělících buněk jako jsou krvetvorné buňky. U tohoto pacienta se nám nejen podařilo prokázat příčinu jeho onemocnění, ale zároveň díky tomu dostává cílenou léčbu ve formě vysoké dávky vitamínu B9, čímž vlastně obcházíme sníženou aktivitu transportéru.

Jaké k takovému rozklíčování využíváte metody?

Na každém případu pracuje multidisciplinární tým, od kliniků až po nás v translačním výzkumu. To nám umožňuje dát dohromady hypotézu, jakým způsobem může mutace ovlivnit pacienta od konkrétních buněčných procesů až po projevy na úrovni tkání nebo orgánů. Na základě toho se pak připraví celý experimentální plán jak prokázat, že se jedná o kauzální mutaci. Využíváme široké spektrum metod molekulární a buněčné biologie. I tak se ale může stát, že se takzvaně vydáme špatným směrem. Jednou jsme takto modelovali mutaci a ověřovali hypotézu, a dlouho nám nic nevycházelo. Mezitím se stav pacienta změnil, objevily se u něj další příznaky, které už do původní hypotézy nezapadaly. Kolegové proto provedli reanalýzu jeho DNA a nakonec jsme zjistili, že šlo o jinou mutaci.

Takový Doktor House naživo?

Hodně frustrovaný Doktor House. S případem jsme strávili tři roky.

 

 

Dají se alespoň taková data využít pro jiné pacienty?

V případě těch studií, kde se příčina prokázat nepodaří, tak tam asi tak ve formě „tudy ne, přátelé“. U úspěšných projektů může někdo namítnout, že to je hodně práce kvůli jednomu nebo několika pacientům. Význam to má ale velký. Pokud objevíte novou genetickou chorobu, eviduje se v databázích, jako je např. OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) či ClinVar. A v nich je uvedeno, že mutace v tomto genu mohou být příčinou nějakého konkrétního onemocnění. Pokud by se následně kdekoliv na světě objevil pacient s podobnými příznaky a dostal se k adekvátnímu odborníkovi, tak ten zcela jistě do těchto databází nahlédne.

V případě, že bude mít pacient tu samou mutaci, tak je z hlediska diagnostiky vyhráno. Pokud by to byla mutace v jiném místě genu, pak se musí řešit, jestli má dopad na strukturu toho proteinu, nebo ne, ale už je to samozřejmě lehčí, už to zúží oblast zájmu, kterou ten lékař, vědec bude řešit. Takže každá taková publikace, přestože je definovaná jedním pacientem, pomáhá tomu, abychom na globální úrovni dokázali rozšifrovat, jaké jsou genetické základy onemocnění.

 

 

V této souvislosti se mluví o genomické éře v medicíně, kdy se na úrovni genu odhaluje, co je příčinou onemocnění. Pořád ještě trvá? 

Já bych řekla, že částečně ano, protože pořád ještě neznáme význam spousty oblastí v naší DNA, ale můžeme to vnímat i tak, že už nastupuje i nová éra, a to právě éra genové editace. Nejenže jsme totiž schopni zjistit příčinu genetických chorob, ale už také víme, jak ji opravit. A nejde jen o opravu, můžeme v DNA buněk udělat spoustu změn, díky kterým můžeme docílit léčebného výsledku – například vypnout nějaký gen. Jde o budoucnost medicíny, o tom není pochyb. Využití nachází u geneticky podmíněných chorob, ale například i u onkologických onemocnění nebo infekčních chorob. Najednou máme v ruce nástroj, který umí změnit genetický kód našich buněk a posunout tak personalizovanou medicínu na další úroveň. Už nejde o sci-fi, je to realita.

 

 

Můžeme zmínit nějaké důležité milníky v genové editaci?

Z klinického hlediska je určitě jedním z největších milníků schválení první léčby založené na genové editaci v roce 2023. Jedná se o léčivo Casgevy, které využívá metodu CRISPR‑Cas (více o metodě v boxu, pozn. red.) k editaci lidských krvetvorných buněk pro léčbu srpkovité anémie a β-talasémie – onemocnění, která postihují miliony lidí na světě. Jejich příčinou jsou chyby v genu, který kóduje složku hemoglobinu. Nejde ale o opravu mutace v tom pravém slova smyslu. Během této léčby se vlastně potřeba dokonalé opravy elegantním způsobem obchází a léčebného výsledku se dosahuje tím, že se vypne určitý regulační gen, což je technicky jednodušší.

Něco úplně jiného je ale třeba loňská studie, která je založená na kazuistice kojence s deficiencí karbamoylfosfátsyntetázy 1 (CPS1), u kterého už byla provedena dokonalá oprava kauzální mutace přímo v jeho těle. To je další obrovský milník, a nejen pro náš obor – časopis Nature toho chlapce dokonce zařadil mezi deset nejvýznamnějších osob, které v roce 2025 formovaly vědu.

 

 

O tomto případu se mluví jako o jednom z příkladů personalizované medicíny. To ale musí být nesmírně finančně nákladné, vyvíjet lék jen pro jednoho pacienta? Samozřejmě z pozice rodiče bych chtěla, aby moje dítě mělo takovou šanci na léčbu.

Ta studie ukázala fenomenální vědecký úspěch, ale také nám připomněla limitace, které v současné době brání tomu, aby se podobná léčba dostala k více pacientům. Jednou z největších překážek je právě finanční stránka. I přesto, že v případě toho chlapce byla léčba vyvinuta, otestována a schválena během neuvěřitelně krátkého času šesti měsíců, finanční nároky na vývoj podobných léčiv jsou velmi vysoké zejména z toho důvodu, že jsou vyvíjeny zcela na míru pacientovi. Léčba pro „baby KJ“ tak s velkou pravděpodobností už nikdy nebude použitá znova, a to přináší problém.

 

 

Firmám, které by do vývoje léku investovaly obrovské sumy, se musí jejich náklad vrátit.

Přesně tak, a to není realistické v rámci současného systému vývoje a schvalování léčiv, který je primárně určen pro léky pro velké skupiny pacientů. Řešením by mohlo být rozdělení celého procesu na jednotlivé kroky, moduly, z nichž většina by mohla být stejná pro pacienty s různými mutacemi i např. různými chorobami – a ty by mohly být tudíž již schváleny a připraveny předem. Personalizace by se tak týkala jen jedné konkrétní části editačního nástroje, která by cílila přímo na konkrétní mutaci pacienta. Tím by se měla dramaticky snížit doba vývoje i cena léčby.

 

 

Když se vrátíme úplně na začátek, často se v rozhovorech o genové editaci mluví o hranicích, které se nesmí překročit. Že si vědci a vědkyně hrají na bohy. Slyšela jste někdy podobné reakce?

Pouštíme se do něčeho, co bylo dlouho tabu, zasahujeme do DNA a měníme ji. To je dnes už realita. Ale nemyslím si, že si hrajeme na bohy. Mám respekt k technologii samotné i k tomu, aby byla adekvátně využitá. Existuje spousta jiných metod, technologií, fyzikálních jevů, které prospívají lidstvu, ale mohou být zneužity. Záleží jen na nás, jak je využijeme. Třeba ionizující záření: pomáhá pacientům s onkologickým onemocněním, ale v případě jaderné bomby je pro lidstvo katastrofou. Je to důvod neozařovat pacienty? Nemyslím si. Ke genové editaci je nutné přistupovat s respektem, odpovědností, ale bez zbytečného démonizování.

 

 

Nabízí se zeptat: kde je pro vás no-go čára?

Editace lidských embryí, rozhodně. V první řadě proto, že znám technické limitace současných editačních technologií. A i když dochází k masivnímu vývoji nástrojů a neuvěřitelným způsobem se zlepšují, určitou, byť minimální, míru chybovosti budou mít nejspíš vždy.

U dospělého člověka je genová editace jiná než u embrya?

Ano, zásadně. V případě editace somatických buněk ať už dítěte nebo dospělého nezasahujete do genomu dalších generací. Pokud ovšem upravujete zárodečné buňky nebo přímo embryo, změny se přenášejí na potomky pacienta, jejich děti a tak dále. A to je pro mě z technického i etického hlediska „no go zone“. Může se totiž například stát, že se negativní dopad některých změn v DNA projeví až ve vyšším věku pacienta, ale v tu dobu už bude pozdě, ta změna už bude v další generaci. A to je odpovědnost, kterou by si podle mého názoru lidstvo na sebe brát nemělo.

Přesto se objevují studie, které ukazují pokrok i v tomto směru. Jak se na ně díváte?

Z technického hlediska jsou svým způsobem fascinující. Například práce, která ukázala schopnost eliminovat konkrétní chromozom pomocí CRISPR-Cas pro budoucí léčbu pacientů s Downovým syndromem, je technicky úžasná. Ale reálnou klinickou aplikaci ze zmíněných důvodů zatím nevidím.

 

 

Nejznámější případ je takzvaných „CRISPR babies“. Můžete ho trochu přiblížit?

V roce 2018 čínský vědec Che Ťien-kchuej (He Jiankui v anglickém přepisu) editoval lidská embrya pomocí metody CRISPR-Cas a narodily se minimálně tři takto editované děti, které jsou proto označované jako CRISPR babies. Jeho cílem bylo vypnout gen CCR5, který umožňuje vstup viru HIV do buněk. Tvrdil, že chtěl vytvořit jedince odolné vůči HIV. Celá studie ale byla z lékařského i etického hlediska neobhajitelná.

Jak reagovala odborná veřejnost?

Velmi negativně. Bylo to vnímáno právě jako překročení hranice, která neměla být překročena – a určitě ne s tehdy dostupnými metodami. Ukázalo se totiž mimo jiné, že kvůli nepřesnostem metody CRISPR-Cas nedošlo na některých alelách k úplnému vypnutí genu CCR5. Hodně se také řešily možné dopady absence genu CCR5 na další funkce lidského organizmu. Ale my v tuto chvíli nevíme, co se u těch dětí stane, budeme si muset počkat… Che Ťien-kchuej za to nakonec skončil na tři roky ve vězení, ale v současné době je, pokud vím, zpět ve vědě...

Odborná debata je tedy za jedno, ale co laici nebo když přednášíte o metodě studentům a studentkám, co oni na to?

Já jsem se ještě nesetkala s člověkem, který by vyloženě reagoval nějakým velmi negativním způsobem. Ptám se občas i studentů, zda by si nechali editovat DNA svých embryí, kdyby to mělo eliminovat genetické onemocnění u jejich dětí. Většina je sice proti, ale vídám i ruce, které hlasují pro.

 

 

CRISPR-Cas9 není v současnosti jedinou metodou. Existují další, třeba i pokročilejší?

Těch metod je dnes už spousta. Z klinického hlediska se do popředí dostávají zejména prime editing a base editing, které jsou přesnější a bezpečnější než klasický CRISPR-Cas. Této generaci editačních metod se proto někdy říká CRISPR 2.0.

Jak tyto metody využíváte ve svém výzkumu?

V rámci našeho výzkumu se zaměřujeme také na syndromy selhání kostní dřeně, konkrétně ty vrozené. U těchto pacientů známe přesné mutace, které nemoc způsobují. V současnosti jedinou definitivní léčbou jejich hematologických komplikací je transplantace kostní dřeně, ale ta je velmi náročná a závisí na dostupnosti vhodného dárce. Genová terapie by mohla být alternativou, pokud bychom pacientům dokázali opravit mutaci v jejich vlastních krvetvorných buňkách. Prime i base editing se zdají být pro to ideální, protože jsou přesnější a dokáží navíc obejít problémy, které mají někteří z těchto pacientů s opravou DNA.

Naším cílem je proto vyvíjet tyto nové editační nástroje pro konkrétní mutace způsobující syndromy selhání kostní dřeně a testovat, jak účinně, přesně a bezpečně dokáží mutace opravit. Zkušenosti s klasickou metodou CRISPR-Cas totiž ukázaly, že až rozsáhlejší použití editačních metod odhalí limitace a vlastnosti, které je třeba pro klinickou aplikaci vylepšit.

Jak vidíte budoucnost oboru?

Pro náš obor je charakteristický obrovský technický rozvoj editačních nástrojů a ten bude probíhat pořád. Objevují se neustále nové a lepší nástroje a určitě jsme ještě nevyčerpali všechny možnosti. Z klinického hlediska si myslím, že se relativně brzy stane léčba některých geneticky podmíněných onemocnění pomocí genové editace standardem – bude nicméně nutné nejdříve vyřešit ekonomické a regulační bariéry. A jestli budeme v příštím desetiletí terapeuticky editovat embrya? To si nemyslím, i když možná se opět potvrdí, že náš obor daleko předčí očekávání. Rozhodně ale budu tyto pokroky s velkým zájmem sledovat.