Článek
Manipulace genetické informace zvířat už je v laboratořích zcela obvyklým jevem. Například genom savců je možné upravovat tak, že se z jejich raných zárodků izolují embryonální kmenové buňky, které se pěstují in vitro. Do nich se mohou zavádět příslušné změny v DNA a modifikované kmenové buňky lze vrátit do jiného embrya.
Jedinec vzniklý z takového embrya přenáší změnu do části svého potomstva. V současnosti se už jedná o spíše rutinní zákrok. U ptáků je tento postup ovšem nemožný. Embryonální kmenové buňky jsou zde téměř nedostupné, snesené ptačí vejce totiž už obsahuje zárodek o několika desítkách tisíc buněk.
Tvorba upravených spermií
Pro vložení nové genetické informace do genomu ptáků se využívají takzvané primordiální germinální buňky, které jsou nejranějšími předchůdci spermií a vajíček. V malém množství se vyskytují v embryích několik dní po snesení vejce.
„My jsme schopni z raného embryonálního stádia izolovat zhruba sto až dvě stě primordiálních gonocytů, takzvaných PGC buněk. Tyto buňky jsme schopni vyčistit a kultivovat in vitro,“ popsal část metody Pavel Trefil ze společnosti BIOPHARM, Výzkumný ústav biofarmacie.
Kuřata s vloženou genetickou informací se výrazně barevně liší od ostatních.
Prakticky se tak s nimi dá nakládat jako s embryonálními kmenovými buňkami u savců. Takto izolované a upravené buňky je třeba vrátit do krevního oběhu zárodků. To je však technicky komplikované a navíc se modifikované buňky dostávají do konkurence s původními buňkami zárodku. Úspěšnost této metody je tudíž velmi nízká.
Čeští vědci ve spolupráci s týmem z Německa však použili jinou cestu. Geneticky upravené primordiální germinální buňky vložili do varlat kohouta, který byl předem sterilizován ozářením, aby se původní spermie nemísily s vloženými buňkami. Ty se během čtyř měsíců vyvinuly v plnohodnotné spermie, kterými pak vědci mohli inseminovat slepice.
Polovina jedinců nově vzniklé generace kuřat tak už nesla upravenou genetickou informaci. „Doposavad to bylo pod jedno procento. My jsme v podstatě otevřeli v tomto novém modelu cestu do drůbežího genomu,“ zdůraznil důležitost průlomu Trefil.
Vejce jako bioreaktory
A jaká informace byla vložena do genomu kuřat? „Jednalo se o gen pro červený fluorescenční protein mCherry, který pochází z korálů, a potom o gen pro zelený fluorescenční protein GFP izolovaný z medúz,“ zmínil Trefil.
Díky tomu modifikovaná kuřata ozářená světlem vhodné vlnové délky svítí červeně a zeleně. První z nich také bylo příznačně pojmenované Rudík, v anglické verzi Robin (červenka). Výběr tohoto genu byl prostý, jeho přítomnost v kuřeti se dá odhalit pouhým okem.
„Díky tomu, že jej nemusíme nějak stanovovat, že jej prostě vidíme, nemusíme složitě dokazovat, že jsme do genomu kuřat něco nového vnesli. Samozřejmě, že z počátku jde o trénink metody. Do budoucna se ale otevírají široké možnosti. Já pocházím z akademického pracoviště, takže na prvním místě uvedu vytváření modelů pro výzkum kuřecí genetiky, pro výzkum kuřecích patogenů, zejména virů, pro výzkum kuřecích onemocnění,” odůvodnil výběr genů Jiří Hejnar z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR.
Ukázka způsobu vkládání genetické informace do ptáků.
V budoucím vývoji se však nabízí i využití, které v současností zní spíše jako ze žánru sci-fi. Kuřata mohou nést i určité lidské geny, ze kterých by organismus kuřete dokázal vyrábět léčebné bílkoviny. „Kuřata jsou výhodná z hlediska produkce bílkovin proto, že je produkují do vaječného bílku a vejce je přírodní polokonzerva, kde se daná bílkovina žádným způsobem nezkazí, a přitom je tam obsažena v obrovském množství,“ vysvětlil dále Hejnar. Vejce by v takovém případě mohla sloužit jako živé bioreaktory. Výrazně by tak pomohla při vývoji a výrobě léčiv.