Jennifer Doudna a její snahy o řešení technických překážek využití genové editace

1.6.2026 |

Když byla v roce 2020 Jennifer Doudna (společně s Emmanuelle Charpentier) oceněna Nobelovou cenou za chemii za vývoj technologie CRISPR/Cas9, svět očekával rychlý nástup téměř zázračných „léků“ na tisíce genetických chorob. Realita zavádění této technologie do praxe je však složitější. I proto se množí snahy odborníků nejen o další zlepšení technologie, ale i o zvýšení její dostupnosti, např. prostřednictvím přístupu point-of-care či vytvořením kombinovatelných bezpečných postupů její aplikace. Díky modulární povaze CRISPR/Cas9 stačí při léčbě různých genetických vad pouze změnit sekvenci RNA, což umožňuje využívat stejnou technologickou platformu pro stovky různých mutací bez nutnosti pokaždé vyvíjet nový lék od nuly. To může výrazně urychlit vývoj personalizovaných terapií, překážkou je však vysoká cena. První generace genových terapií vstoupila na trh s cenovkami přesahujícími 3 miliony dolarů a nejnovější schválené léky, jako je Lenmeldy (jednorázová genová terapie schválená FDA v roce 2024 pro léčbu dětí s ranými formami metachromatické leukodystrofie), již dosahují ceny 4,25 milionu dolarů (přes 100 milionů Kč) na jednoho pacienta.

Jennifer Doudna však nyní prostřednictvím svého Institutu pro inovativní genomiku (Innovative Genomics Institute, IGI) představuje ambiciózní plán, jehož cílem je zpřístupnit genové terapie také pacientům s nejvzácnějšími onemocněními. Soustředí se přitom na další zdokonalování původních technologií CRISPR/Cas9. Ty fungují na principu vytváření dvouřetězcových zlomů v DNA, které musí buňka následně opravit. Tento přístup, přestože představoval zásadní průlom v genovém inženýrství, s sebou nese riziko vzniku nechtěných mutací, jež mohou v krajním případě vést až k onkogenní transformaci buněk. Z tohoto důvodu se výzkum bezpečnějších terapeutických strategií, zejména pro léčbu vzácných genetických mutací, postupně přesouvá k nástrojům označovaným jako CRISPR 2.0, především k tzv. editování bází (base editing, BE).

BE funguje spíše jako molekulární „zmizík a tužka“ než jako nůžky, jak je metodě CRISPR/Cas přezdíváno, a umožňuje přímou a precizní přeměnu jednoho písmene genetického kódu na jiné, aniž by došlo k přerušení obou vláken DNA. Adeninové bázové editory (ABE) dokážou změnit pár bází A-T na G-C, zatímco cytosinové bázové editory (CBE) umožňují změnu C-G na T-A. Vzhledem k tomu, že bodové mutace (tj. záměna jedné báze) tvoří velkou většinu lidských genetických chorob, BE má potenciál opravit více než 90 % genetických onemocnění. Tato přesnost je klíčová právě u personalizované medicíny, kde není prostor pro vedlejší rizika spojená s necílovým poškozením genomu.

Aby byl celý proces zavádění editačních nástrojů do buněk ještě efektivnější, vědci v IGI také rozšiřují technologii o nové proteiny. Původní Cas9 je pro některé doručovací systémy příliš velký, což omezuje jeho využití. Jillian Banfield a Jennifer Doudna objevily v miniaturních mikrobech a obřích bakteriálních virech (bakteriofázích) nové, ultra-kompaktní proteiny, jako jsou CasX, CasY a CasΦ. Tyto nové editory jsou až o polovinu menší než Cas9, přičemž si zachovávají schopnost přesně vyhledat a upravovat DNA. Jejich malá velikost umožňuje snazší začlenění do doručovacích vektorů a otevírá cestu k léčbě tkání, které byly dříve pro CRISPR nedostupné, jako jsou mozek nebo svaly.

Další velkou technickou bariérou pro genové terapie je doručení editoru do správných buněk, což chce IGI řešit dvěma odlišnými strategiemi podle typu onemocnění. První cesta se zaměřuje na úpravu buněk mimo tělo pacienta (ex vivo), což je dnes kvůli složitému transportu buněk do centrálních výrobních center logisticky i finančně náročné. IGI proto pro krevní a imunitní choroby (např. srpkovitá anémie, těžké kombinované imunodeficience) prosazuje model distribuované výroby (tzv. point-of-care), kdy by úprava genomu probíhala v automatizovaných přístrojích přímo v nemocnicích, což podle kanadského vzoru dokáže snížit náklady na desetinu.

Paralelně s tím IGI vyvíjí metody pro in vivo editaci, tedy podání léku přímo do těla pacienta, například infuzí do krevního oběhu. Zásadním nástrojem pro in vivo doručení jsou lipidové nanočástice (LNP). Ty byly použity například při léčbě Kyla Muldoona Jr. (viz dále). Na rozdíl od tradičních virových vektorů (např. adeno-asociovaných virů), které mohou vyvolávat imunitní reakci, jsou LNP pro tělo přirozenější a po splnění svého úkolu se rychle odbourají. To umožňuje opakované dávkování. Zatímco u virových nosičů se pacient může po první dávce stát imunním vůči danému vektoru, u LNP lze infuzi opakovat tak dlouho, dokud není dosaženo požadované úrovně opravy genů.

Zatímco u metod ex vivo šetří náklady decentralizace výroby, u in vivo editace pak platformový přístup, tj. využití stejných nanočástic a mRNA platformy pro stovky různých mutací, kde se pro každého pacienta přeprogramuje pouze naváděcí složka gRNA. V současnosti se výzkum IGI v této oblasti soustředí zejména na cílení do jater, kde LNP přirozeně akumulují a kde lze léčit stovky metabolických poruch.

Praktické ověření těchto technologií přinesl případ novorozence KJ Muldoona, který trpěl smrtelnou poruchou cyklu močoviny (deficitem CPS1). Bez léčby by mu hrozilo vážné poškození mozku nebo úmrtí během prvních měsíců života. Vývoj léčby v rámci běžného farmaceutického modelu by však trval příliš dlouho.

Tým pod vedením Kirana Musunurua a Rebeccy Ahrens-Nicklas z Children‘s Hospital of Philadelphia, ve spolupráci s IGI (Fyodor Urnov) a dalšími institucemi, však dokázal během pouhých šesti měsíců od narození KJ Muldoona identifikovat konkrétní mutaci (Q335X) v jeho genomu, otestovat desítky variant BE na jeho buňkách a vybrat ten nejúčinnější (NGC-ABE8e-V106W), ověřit bezpečnost a účinnost terapie na myších modelech s lidskou sekvencí DNA a na závěr získat schválení FDA pro personalizovanou léčbu. KJ Muldoon následně dostal dvě infuze BE zabaleného v LNP přímo do jater, díky čemuž se vyhnul metabolické krizi, začal normálně růst a koncem roku 2025 udělal své první kroky. Tento úspěch ukázal, že CRISPR již není jen nástrojem základního výzkumu, ale také funkční platformou pro rychlý lékařský zásah.

Technologický pokrok ale musí jít ruku v ruce s ekonomickou změnou. Jennifer Doudna počítá s investicí jedné miliardy dolarů do vytvoření systému, který by dokázal snížit cenu léčby na desetinu současných nákladů, tedy na cílových 250 000 USD (cca 6 milionů Kč). Jedním z hlavních nástrojů má být platformový přístup. V jeho rámci IGI navrhuje, aby regulační úřady, jako je FDA, schvalovaly genové terapie jako jednotné technologické platformy místo jednotlivých léků. Pokud jsou LNP doručovací systém a gRNA již jednou prověřeny jako bezpečné, stačí u nového pacienta změnit pouze krátkou naváděcí složku gRNA, která cíleně navede Cas protein na jinou mutaci. Doudna to přirovnává k aktualizaci softwaru, hardware (protein a nanočástice) zůstává stejný, mění se jen program. Tím by se eliminovala nutnost opakovat drahé a zdlouhavé toxikologické studie pro každého nového pacienta.

IGI navrhuje také nové přístupy k duševnímu vlastnictví, které by upřednostňovaly širokou dostupnost technologií před maximalizací zisku. Jako neziskový institut chce IGI hrát důležitou roli v zajištění spravedlivého přístupu. Roli mají hrát i nové modely financování. Plán počítá s vytvořením finančních struktur, které by umožnily vývoj terapií i pro velmi malé skupiny pacientů, kde se farmaceutickým firmám investice nevyplatí.

Kromě cílených léčiv plánuje IGI využít CRISPR např. editaci mikrobiomu, a to jak lidského za účelem zabránění vzniku astmatu, tak i skotu s cílem snížení emisí metanu. Probíhají také práce na úpravě genomu u více než 30 druhů plodin, včetně kakaovníků odolných vůči virům nebo rýže tolerantní vůči suchu, což má přispět k zajištění potravinové bezpečnosti v éře klimatických změn.

Ani přes tyto slibné a potřebné aplikace a rychlý technologický pokrok však Doudna neopouští opatrný přístup. Od roku 2015 prosazuje koncept, který odmítá dědičné zásahy do lidské zárodečné linie. Její vize se zaměřuje pouze na somatické editování buněk pacientů, nikoli na genetické změny přenášené na další generace. Miliardový plán institutu IGI není jen o penězích, ale o změně paradigmatu: od drahých léků pro vyvolené k dostupné platformě, která by mohla změnit osud každého člověka s genetickou vadou. Jak ukazují první krůčky zachráněného KJ Muldoona, technologie už dozrála natolik, že se v nejbližších letech může stát běžnou klinickou rutinou.

Zdroje: