Genetik Juraj Gregáň: To, čo ľudí robí ľuďmi, sa stále kazí. Vieme to opraviť

Nositeľkou genetickej informácie človeka je DNA, deoxyribonukleová kyselina. Má zložitý názov, ale nezabudnuteľný tvar. Obrázok pestrofarebnej poskrúcanej dvojzávitnice je kultúrnou ikonou dneška.

30.08.2016 06:00
Juraj Gregáň Foto:
Juraj Gregáň
debata (9)

Ukrýva sa v každej ľudskej bunke a predurčuje to, čím sme. No tento kľúč k našej vlastnej identite nie je v bezpečí. Niekoľko tisíckrát za deň sa poškodí. Telo, ak je zdravé, to zvládne opraviť. No spôsob, akým to dokáže, je záhadou. K jej čiastočnému rozlúšteniu prispel tím slovenských vedcov pod vedením genetika Juraja Gregáňa. Ich výskum môže pomôcť pri liečbe rakoviny.

Prečo nie je naša genetická informácia v bezpečí? Nestačí, že je ukrytá v miliónoch buniek nášho tela?
Aj keď je DNA sama osebe veľmi stabilná, existujú rôzne faktory, rôzne druhy žiarenia a látky, ktoré ju dokážu poškodiť, čo potom spôsobuje veľa problémov. Máme šťastie v tom, že v bunke sa vyvinuli systémy, ktoré DNA dokážu opraviť. Fungujú na rôznych princípoch. Niečo už o nich vieme, ale veľa procesov zostáva neznámych. A práve tie nás zaujímajú. Podarilo sa nám objasniť funkciu proteínu Dbl2, ktorý je dôležitý pre opravu DNA.

Čo konkrétne poškodzuje DNA?
Z tých bežných vecí, s ktorými sa stretávame, je to napríklad UV žiarenie, ktoré je aj v slnečnom žiarení. Alebo röntgenové žiarenie. Potom je to veľmi dlhý zoznam rôznych chemikálií, ktoré sú všade okolo nás. Niektorým sa dokážeme vyhnúť, iným nie. Jedným zo zdrojov veľkého množstva týchto chemikálií je fajčenie.

Aký veľký je ich vplyv?
Len za jeden deň nastane v bunke aj niekoľko tisíc poškodení DNA. Toto veľké číslo nám ukazuje, aké dôležité sú procesy, ktoré DNA opravujú. Ak by sme ich nemali, alebo by boli oslabené alebo nefunkčné, tak by bunka mala veľký problém.

Zahynula by?
Ak by tie opravné systémy prestali fungovať úplne, bunka skôr či neskôr zahynie. Neprežije. Existujú rôzne úrovne, keď oprava DNA funguje len do určitej miery, nie je na sto percent funkčná. Takéto bunky sú potom náchylné na vznik rakoviny.

V čom spočíva váš objav?
Počas nášho dlhoročného výskumu sme objavili viacero proteínov, ktoré sú dôležité pri oprave DNA. Proteín Dbl2, ktorý sme najnovšie zverejnili, dokáže nájsť miesta, kde je DNA poškodená. Vie sa na tieto miesta naviazať a potom priťahuje iné proteíny, ktoré zabezpečia opravu.

Komu môže váš objav pomôcť?
V prvom rade všetkým tým, ktorí študujú proces opravy DNA a chcú pochopiť, ako bunka dokáže opraviť poškodenia. Je to téma, ktorej sa venuje veľa laboratórií a pracovísk na celom svete. Bez ohľadu na to, aký organizmus študujú, či sú to kvasinky, alebo ľudské bunky, naše výsledky budú pre nich dôležité a verím, že aj zaujímavé.

Ako to môže pomôcť pri výskume rakoviny?
U ľudí, u ktorých nefunguje mechanizmus opravy DNA tak, ako má, je väčší výskyt rakoviny. Je tam zjavná súvislosť. Preto potrebujeme poznať všetky tie faktory a procesy, ktoré sú v tomto procese zapojené.

Môže byť objav tohto proteínu užitočný aj pri liečbe neplodnosti?
Možno nie konkrétne tento proteín. No jedným z hlavných cieľov nášho projektu bolo nájsť všetky proteíny, ktoré sú dôležité pre sexuálne rozmnožovanie kvasiniek. Robili sme systematický skríning. Pozerali sme jeden proteín za druhým, na čom sa podieľala najmä kolegyňa Silvia Poláková. Našli sme veľa nových proteínov, ktoré ak chýbajú, tak je možnosť sexuálneho rozmnožovania pri kvasinkách veľmi obmedzená alebo úplne chýba.

Podobné proteíny sú aj v ľudských bunkách. Presnú funkciu týchto ľudských proteínov zatiaľ nepoznáme, no predpokladáme, že bude podobná ako pri kvasinkách. Ak sa tento predpoklad potvrdí, tak potom poškodenia v týchto proteínoch by mohli spôsobovať neplodnosť aj u ľudí.

Prečo pracujete s kvasinkami a nie s ľudskými bunkami?
Je to výhodnejšie, pretože nájsť proteíny v kvasinkách a zistiť ich funkcie je pomerne jednoduché. A hoci to trvá roky, stále je to rýchlejšie ako v prípade ľudských buniek. Proteíny kvasiniek a ľudí sú si podobné. A vďaka nám majú kolegovia, ktorí pracujú s ľudskými bunkami, oveľa jednoduchšiu prácu pri hľadaní tých správnych proteínov.

Čo všetko dnes vlastne dokážu vedci s DNA spraviť? Je možné ju prepisovať?
DNA dokážeme rôzne upravovať. V našom laboratóriu vieme vymazať úsek DNA, čo sa volá delécia. Dokážeme vložiť cudziu DNA do DNA kvasiniek, čo nám pomáha pri štúdiu ľudských génov. Ľudský gén vložíme do DNA kvasiniek a s pomocou experimentov vieme opísať funkciu tohto génu.

Aký gén ste skúmali?
Napríklad ľudský gén DFNA5. Mutácia v tomto géne spôsobuje problémy so sluchom. My sme zobrali jeden DFNA5 gén od zdravých ľudí a druhý od pacientov, ktorí mali tento gén zmutovaný. Oba gény sme vložili do kvasiniek. Kvasinky s génom od zdravých ľudí normálne rástli, nemali žiadne problémy. Tie druhé, so zmutovaným génom, buď prestali rásť, alebo rástli veľmi pomaly. Naše výsledky sme ukázali kolegom, ktorí pracovali s ľudskými bunkami, zopakovali ten istý experiment a zistili, že tento gén je skutočne toxický a vyvoláva smrť tých buniek, ktoré sú dôležité pre sluch človeka.

Dokážete napraviť tento gén?
Neviem o tom, že by to niekto urobil. Hoci už existuje technika, s ktorou by to bolo možné. Volá sa CRISPR/CAS9. Dá sa s ňou opraviť alebo zmeniť DNA. Takže ak má niekto v tomto géne mutáciu, a teda pozmenenú časť DNA, dá sa opraviť a prepísať naspäť tak, aby vyzerala rovnako ako u zdravých ľudí.

Ako sa podarilo takúto metódu vlastne objaviť?
To je na nej zaujímavé. Jej výskum sa začal niečím úplne iným, čo priamo nesúviselo s ľudským zdravím alebo farmaceutickým prostredím. Začalo sa to so štúdiom RNA (ribonukleová kyselina, má rovnakú štruktúru ako DNA, ale je menej stabilná – pozn. red.) v baktériách. Ľudia, ktorí na tom pracovali, boli veľmi šikovní a uvedomili si, že ten proces, ktorý opísali na baktériách, by sa dal využiť aj na opravu a zmenu DNA takmer v každom organizme. V súčasnosti je to jedna z najsľubnejšie sa rozvíjajúcich techník, ktoré sa v blízkej budúcnosti určite dostanú do praxe. A tých, ktorí ju objavili, určite neminie Nobelova cena.

DNA dokážeme rôzne upravovať. V našom laboratóriu dokážeme vymazať úsek DNA, čo sa volá delécia. Vieme vložiť cudziu DNA do DNA kvasiniek, čo nám pomáha pri štúdiu ľudských génov.

Takže aj váš objav môže časom priniesť niečo nečakané a zásadné?
To je jeden z princípov, ako funguje veda, čo si väčšina ľudí neuvedomuje. Na mnohé z objavov, ktoré sa dnes využívajú pri liečbe, sa podarilo vedcom prísť bez toho, aby mali tento konkrétny cieľ. Často vznikli z čohosi úplne jednoduchého, čomu hovoríme základný výskum, a čomu sa venujeme aj my. Preto je dôležité venovať sa krok po kroku každému procesu v bunke. Nikto nevie dopredu povedať, ktorý z nich bude dôležitý pre ľudské zdravie.

Ešte sa vráťme ku génom. Funguje to teda tak, že ak človek kvôli genetickej poruche alebo inej chorobe nedokáže sám produkovať nejakú bielkovinu, vedci môžu vložiť špeciálne gény do mikroorganizmov, ktoré tento proteín vyprodukujú a potom ho možno umelo podať pacientovi?
Pekným príkladom je inzulín. Takto sa vyrábali a ešte stále sa vyrábajú veľké množstvá inzulínu, ktorý potrebujú diabetici. Ľudský inzulín produkujú kvasinky. Keď ho vyrobia, inzulín sa izoluje a môže sa použiť v liečbe.

zväčšiť Členovia vedeckého tímu, zľava Daniel Filip,... Foto: Vladimír Kuric
Juraj Gregáň Členovia vedeckého tímu, zľava Daniel Filip, Juraj Gregáň, Lucia Molnárová, Judita Richterová.

Budete neskôr robiť aj testy na ľudských bunkách?
To by bolo veľmi zaujímavé. Alebo urobiť testy na myšiach. No zatiaľ sa v našom laboratóriu budeme držať kvasiniek, pretože na ľudské alebo myšacie bunky nemáme potrebné vybavenie ani peniaze. Bol by som rád, ak by sa to v budúcnosti zmenilo. Ak nie, tak verím, že to vyriešime formou spolupráce. Nájdeme kolegu, ktorý robí s ľudskými bunkami alebo s myšami a dokáže urobiť taký experiment, o ktorý by sme ho požiadali.

Nenarážajú niektoré výskumy z oblasti rekonštrukcie a úprav DNA aj na etické problémy?
Pri práci s ľudskými bunkami existujú prísne pravidlá, ktoré musia všetci dodržiavať. V našom laboratóriu ale používame kvasinky. Sú to eukaryotické organizmy. Rovnako aj všetky ľudské bunky sú eukaryotické a veľa princípov a procesov je podobných. Etické problémy s kvasinkami nemáme. A to je tiež jedna z výhod práce s nimi.

Objavujú sa však námietky, že mikroorganizmy s pozmenenou DNA môžu uniknúť do prírody, čo môže mať nepriaznivé následky. Alebo je to zbytočná obava?
Aj v prípade geneticky modifikovaných organizmov vrátane baktérií a kvasiniek platia veľmi prísne pravidlá, ktoré by mali zabezpečiť, že sa nedostanú z laboratória. Dávame veľký pozor na to, aby všetok materiál, ktorý vyhodíme, bol zneškodnený a sterilizovaný.

Aké sú vaše ďalšie ciele vo výskume DNA?
Máme pred sebou veľa ďalších proteínov, kde sme ešte len na začiatku bádania. Na veľmi zaujímavom projekte pracuje Miroslava Požgajová. Skúma proteín, ktorý má dôležitú úlohu pri delení DNA počas meiózy (je to základný proces delenia bunky pri pohlavnom rozmnožovaní). Je to ďalší krok k tomu, aby sme mohli porozumieť regulovanému priebehu bunkového delenia. Mirka Požgajová je vedkyňa, ktorej práca bola v zahraničí citovaná vyše tisíckrát, čo je mimoriadne. Odborníci v zahraničí si všimli jej výsledky, a predsa sa jej nepodarilo získať prostriedky na tento projekt u nás na Slovensku…

A bol na Slovensku problém podporiť aj výskum, ktorý vášmu vedeckému tímu priniesol najnovší významný objav?
Finančné prostriedky, ktoré sme na projekt dostali, boli krátené. A pochopiteľne nám chýbali. Najmä na infraštruktúru, na prístroje. Drahé prístroje, ktoré v laboratóriu máme, sú len dva mikroskopy. Aj tie som kúpil z peňazí, ktoré som si priniesol na Slovensko zo zahraničia. Mikroskopy sú v našej práci kľúčové a dôležité pre kvalitné výsledky.

Pôsobili ste v Rakúsku. Asi je to pre vedca veľký rozdiel…
Podmienky vo Viedni boli lepšie. Jednak po finančnej stránke, pretože peniaze na granty, ktoré sme dostali, boli vyššie. Ale druhá vec bolo aj samotné prostredie. Tam, kde som pôsobil, bolo veľa dobrých kolegov, ktorí pracovali na podobných témach a mohli sme sa vždy stretnúť, keď sme potrebovali s niečím pomôcť. No a tretím veľkým rozdielom je infraštruktúra a administratíva.

Na Slovensku nie je infraštruktúra práve ideálna. Ak by sme potrebovali väčšie priestory alebo drahšie prístroje, tak ich nemáme za čo zakúpiť. Žiadali sme o dva granty, ktoré boli zamerané na infraštruktúru, a obidva boli zamietnuté. Potom to vo výskume chýba. Nuž a administratíva vo vede je u nás komplikovanejšia a človeku zaberie zbytočne veľa času, ktorý by mohol venovať oveľa užitočnejším veciam. Ale na druhej strane – aby to, čo hovorím, nevyznievalo veľmi negatívne – slovenské prostredie má predsa jedno veľké plus.

Aké?
Sú to naši študenti. Máme veľmi veľa dobrých študentov, ktorých práca v laboratóriu zaujíma a ktorí sú dosť talentovaní na to, aby dosiahli dobré výsledky. Slovensko má v tomto obrovský potenciál.

Spomínali ste viedenskú vedeckú komunitu. Priateľský priestor, kde sa spoločne asi ľahšie získavajú podnety. Je to niečo, čo na Slovensku možno až tak nefunguje?
Slovenské laboratóriá sú akoby uzatvorené. Človek by mal chuť sa do nich dostať, poprechádzať sa v nich, vidieť, čomu sa tam ľudia venujú. To ho potom inšpiruje, príde na nové nápady. Získa kontakty, na koho sa obrátiť, keď potrebuje pomôcť, poradiť. Je to niečo, čo by sa u nás mohlo zlepšiť.

zväčšiť Juraj Gregáň Foto: Vladimír Kuric
Juraj Gregáň Juraj Gregáň

Boja sa kolegovia, že im niekto ukradne prvenstvo?
Nie všetci chcú dať vedieť, čo sa u nich v laboratóriu robí. S niektorými skupinami funguje komunikácia veľmi dobre, ale nájde sa aj veľa takých, o ktorých vôbec neviem, čo vlastne robia. Pričom potenciál na spoluprácu existuje a komunikácia by bola prospešná.

Váš tím urobil veľký objav. Prejaví sa to nejako na vašich platoch alebo grantoch?
(Smeje sa.) Na našom pracovisku nie sú objavy napojené na platy vedcov. A tak to, že urobíme dôležitý objav, neznamená, že dostaneme vyššie odmeny alebo že nám zvýšia plat. Dúfam však, že nám to pomôže pri získavaní ďalšieho grantu. Tak by to malo byť. Ak človek príde s dôležitými objavmi, tak tí, ktorí hodnotia žiadosti o grantové projekty, by si mali povedať – táto skupina urobila niečo naozaj užitočné, stojí za to dať im ďalšiu podporu, pretože je šanca, že znovu prídu s niečím dôležitým.

A funguje to?
Nie vždy. Nevieme, či získame ďalší grant. Ale verím, že nám k tomu naše posledné objavy pomôžu. Je fakt, že v zahraničí má človek po objave väčšiu šancu získať dobrý grant a tiež má šancu získať lepšie miesto.

Peniaze na slovenskú vedu sa tento rok budú opäť krátiť. Čo si o tom myslíte?
Peňazí, ktoré sa dávajú na vedu, by malo ísť viac. Ak sa chceme porovnávať so štátmi, ktoré sú v tomto smere úspešné, treba zvýšiť objem prostriedkov.

Niektorí výskumníci naznačujú, že problém na Slovensku nie je len v nedostatku zdrojov, ale aj v zlom rozdeľovaní grantov. Je to tak?
Budem hovoriť iba za seba a mojich kolegov z tímu. Som vďačný za granty, ktoré som na Slovensku dostal, ale obidva boli krátené. Na jeden projekt nám nedali peniaze, rovnako ani na dva ďalšie projekty, kde sme žiadali o podporu, ktorú sme chceli použiť na infraštruktúru.

Moje dve kolegyne Miroslava Požgajová a Silvia Poláková minulý rok žiadali o grant, a takisto ho nedostali. Myslím si, že všetky nami navrhované projekty boli zaujímavé a stálo za to ich podporiť. A predpokladám, že vedcov v podobnej situácii, v akej sme sa ocitli my, je viac.

A prečo ste sa vrátili z Viedne, keď sú tam lepšie podmienky na výskum?
To miesto vo Viedni a granty som dostal na určitý čas. Vedel som, že budem končiť a bolo viacero možností, kam by som mohol ísť ďalej. Jedna z nich bola vrátiť sa späť na Slovensko. A tak som si povedal, že keď sa mi podarí získať peniaze na základné experimenty, ktoré sme tu chceli urobiť, tak to skúsim a presťahujem svoje laboratórium do Bratislavy.

A našťastie tu, na katedre genetiky je také prostredie, kde pracujú šikovní kolegovia, ktorí robia na podobných témach ako my a to je dobré aj pre náš výskum. Opäť však musím pripomenúť, že väčšina peňazí, z ktorých je náš výskum financovaný, pochádza zo zahraničných grantov a bohužiaľ financie, ktoré k nám prišli zo Slovenska, by na náš výskum nestačili.

Vyzvali by ste aj ostatných slovenských vedcov, aby sa vrátili späť?
Bolo by užitočné, keby tí úspešní prišli späť. Je tu veľa vecí, s ktorými by mohli pomôcť. No na druhej strane, objavy a výsledky, ktoré vedci prinášajú, by nemali byť limitované pre Slovensko. Ak niekto urobí dôležitý objav, tak by z neho mali profitovať všetci, nielen Slovensko. A ak je niekto naozaj dobrý a šikovný, mal by byť na takom mieste, kde je jeho výskum podporovaný tak, aby mohol naplno využiť svoje schopnosti. Ak niekto takéto podmienky na Slovensku nedostane, tak si myslím, že by mal hľadať také miesto, kde sa jeho talent naplno zužitkuje. A aj keď to nebude v našej krajine, z dlhodobého hľadiska z toho budeme mať nakoniec osoh aj tu na Slovensku.

Juraj Gregáň (1973)

genetik

  • V súčasnosti pracuje na Katedre genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave.
  • V rokoch 2006 až 2013 viedol vedecký tím na Viedenskej univerzite.
  • Pôsobil tiež vo Výskumnom inštitúte molekulárnej patológie vo Viedni, predtým na Oxfordskej univerzite.
  • Vedecký tím pod jeho vedením už desať rokov hľadá v bunke proteíny, ktoré majú dôležitú úlohu pri rozdelení DNA počas bunkového delenia a tiež pri oprave poškodenej DNA.
  • Nedávno sa vedeckému tímu podarilo opísať proteín Dbl2, ktorý dokáže nájsť poškodené miesta v DNA a viaže ďalšie proteíny, ktoré DNA opravia.
  • Objav proteínu Dbl2 uverejnil prestížny vedecký magazín PLoS Genetics, o výsledky tohto výskumu je veľký záujem na svetových konferenciách.
  • Na výskume spolupracuje s Katedrou genetiky a potravinárskej biológie Fakulty agrobiológie a potravinových zdrojov Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre a tiež so Slovenskou akadémiou vied.

© Autorské práva vyhradené

9 debata chyba
Viac na túto tému: #veda #DNA #genetika #Juraj Gregáň