Celosvetovo najrozšírenejšie plemeno dobytka - takzvaný holštajnský hovädzí dobytok - má veľa vlastností, ktoré chovatelia chcú. Predovšetkým dáva viac mlieka ako akékoľvek iné plemeno. Avšak nič nie je ideálne, a tak aj holštajnský dobytok má „niečo navyše“, bez čoho by sa majitelia obišli. Napríklad rohy, píše Technet.cz.
Zvlášť v chovoch, kde je málo priestoru a zvieratá sú vo veľmi tesnom kontakte, kvôli nim nevyhnutne dochádza k zraneniam, väčšinou samozrejme zvierat, občas aj ľudí. V mnohých prípadoch tak chovatelia zvieratá rohov zbavujú, čo je pre nich náklad a starosť navyše, pre zvieratá potom stres a bolesť.
Prítomnosť rohov ovplyvňuje jediný gén, ktorý je možné z populácie postupne odstrániť šľachtením. Chovatelia o to však nikdy príliš nestáli: v minulosti napríklad preto, že sa zvieratá za rohy dobre priväzovali. Niekedy sa dokonca uvádzalo, že bezrohé zvieratá majú menšie výnosy (aj keď to sa podľa novších dát nepreukázalo), a aktívne sa teda vyberali pre množenie práve tie rohaté.
Hoci chovatelia na rohy dlho nemysleli, v posledných rokoch sa to mení. Nielenže sa obávajú zranenia zvierat vo väčších chovoch, ale majú strach aj z reakcie verejnosti na prax odstraňovania rohov: „Perspektívne možno očakávať rastúci tlak na obmedzenie týrania zvierat, s ktorým je odrohovanie bezpochyby spojené,“ ako sa píše v príručke Zväzu chovateľov holštýnského dobytka ČR z roku 2005.
Hoci trend je jasný, pri použití bežného šľachtenia si tiež vyžiada nejaký čas, a bolo teda nevyhnutné, že sa niekto pokúsi vymyslieť skratku. V prípade „bezrohovosti“ dobytka chce prísť s náhradným riešením spoločnosť Recombinetics z amerického štátu Minnesota.
Pred zhruba štyrmi rokmi predstavila svetu dva kusy vlastného holštýnského dobytka, ktorý sa vďaka genetickej úprave narodil bez rohov aj napriek tomu, že jeho rodičia niesli gény pre tvorbu rohov. Recombinetics sľubovala, že vďaka "presne cielenému zásahu“ do DNA, bude možné dodať chovateľom bezrohé zvieratá v najvyššej chovnej kvalite prakticky bez čakania.
V podstate išlo o priame napodobňovanie výsledkov bežných šľachtiteľských metód, a tak firma predpokladala, že schvaľovací proces bude v celej rade štátov pomerne jednoduchý a rýchly. Nemalo totiž ísť o geneticky modifikované organizmy (GMO), do ktorých bola vnesená DNA z úplne iného druhu, ale len malú „editáciu“ DNA do podoby, ktorú rad jedincov v sebe už má. Vhodná mutácia sa vďaka tomu mala len šíriť rýchlejšie (nie v EÚ, kde editácie podliehajú rovnakému, extrémne komplikovanému schvaľovaciemu procesu ako GMO).
Prvými bezrohými jedincami z dielne spoločnosti sa stali v roku 2014 býky Buri a Spotigy. Spotigy bol doslova obetovaný na oltár vedy kvôli analýzam prípadných vplyvov úpravy na jeho tkanivá, Buri mal celkom 17 potomkov. Časť z nich mala podľa časopisu Wired čoskoro zamieriť do Brazílie, aby sa získali prvé skúsenosti s ich chovom v tamojších podmienkach.
Ale nielen z toho zišlo. Ako sa totiž ukázalo, prvé generácie kráv spoločnosti Recombinetics v sebe neniesli iba kravskú DNA.
Nie je miesto, zjeme pokus
Že pravda vyšla najavo, za to môže Alison Van Eenennaamová z Kalifornskej univerzity, ktorá s firmou Recombinetics dlhodobo spolupracuje. Univerzita sa starala o časť potomkov „editovaného“ býka Buriho, ale nemala pre nich už miesto a rozmýšľala, čo s nimi podnikne.
Pretože ide de facto o „laboratórne zvieratá", ich likvidácia by musela prebehnúť podľa predpisov a byť uhradená z rozpočtu univerzitného laboratória, uvádza časopis MIT Technology Review. „Bezpečná likvidácia“ každého kilogramu živej váhy pokusných zvierat pritom údajne stojí okolo 1,16 eura. To by nebol problém u geneticky modifikovaných škrečkov, v prípade prežúvavcov s hmotnosťou výrazne cez pol tony ide však o pomerne významnú rozpočtovú položku.
Van Eenennaamová sa tak chcela s americkými úradmi, konkrétne agentúrou FDA, skúsiť dohodnúť, či povolí predaj mäsa zvierat na bežnom trhu. Firma Recombinetics s návrhom súhlasila v duchu hesla „nie je čo stratiť“: keď žiadosť uspeje, je to jedine dobre, ak nie, aspoň sa ukáže, s akým zdôvodnením FDA príde. A koniec koncov údajne išlo aj o šetrnosť. „Nechcel som, aby zvieratá prišli navnivoč, pretože na nich naozaj nie je nič zlé,“ povedal pre MIT Technology Review Tad Sontesgard, riaditeľ spoločnosti Acceligen, čo je dcérska spoločnosť firmy Recombinetics, ktorá zvieratá vlastní.
Dobytok spoločnosti Recombinetics sa dostal aj na obálku časopisu Wired. V článku spomínaná Alison Van Eenennaamová z Kalifornskej univerzity potom na Twitteri ukázala, ako veľmi si geneticky modifikované zviera pozmenili fotografi:
#1 hornless cow - Before and after her photo shoot with @WIREDScience pic.twitter.com/Q5eDOMFQOk
— Alison Van Eenennaam (@BioBeef) 14. apríla 2019
Agentúra FDA však pred schválením predaja chcela vykonať vlastné testy. Pri nich jej odborníci objavili, že v génoch zvierat je cudzorodá DNA. Je to len zlomok: zhruba štyri tisícky z troch miliárd „písmen" jadrovej DNA (opis je v práci dostupnej na serveri BiorXiv). Ale zviera vďaka tomu úplne jasne a nespochybniteľne spadá do kategórie „geneticky modifikovaných organizmov“, teda organizmov, do ktorých bol vnesený cudzí genetický materiál. Má v sebe DNA, ktorú by prirodzeným krížením získať nemohlo.
Kde sa vzala?
Ide o malý pozostatok „nástroja“, s ktorého pomocou Recombinetics vykonávala v DNA zvieraťa úpravy. Fyzicky leží v bezprostrednej blízkosti miesta, kde prebehla úprava zbavujúca zviera rohov.
Zjednodušene povedané, v tomto konkrétnom prípade vedci najprv v skúmavke upravili vybraný kus DNA do vytúženej podoby; inak povedané, "premazali, a tým vypli“ usmernenia pre vytvorenie rohov. Potom autori upravenú DNA na cestu zabalili do „krúžku“, ktorému sa hovorí plazmid. V laboratóriách po celom svete sa používa ako štandardný držiak na upravovanú DNA.
Plazmidy sú prirodzene sa vyskytujúce útvary, ktoré sa úplne bežne objavujú v baktériách. Môžete si ich predstaviť ako autonómne balíčky s genetickou informáciou, ktoré čulo cestujú po mikrosvete. Ľahko sa šíria z bunky do bunky a vytvárajú vlastné kópie (nie sú však považované za živé). Pre baktérie je prijatie plazmidov nezriedka veľmi výhodné, pretože môžu obsahovať užitočné inštrukcie, napríklad ako spracovávať nový zdroj potravy alebo získať odolnosť proti antibiotikám. Je to evolúciou k vysokej efektivite dovedený nástroj na rýchlu výmenu „zručností“ v bakteriálnom svete.
Je celkom prirodzené, že genetickí inžinieri plazmidy využívajú. Tieto malé útvary zvládnu rad pre nich užitočných činností pri doprave genetickej informácie na určité miesto. V prípade genetickej úpravy organizmu sa DNA s plánovanou zmenou najprv pripraví v plazmid a potom sa zavedie do organizmu - buď cez celý plazmid alebo sa z neho vystrihne len upravená časť, to záleží na konkrétnej úprave. Funguje to tak, že sa do DNA v bunke zavedie zlom priamo v mieste, kde má dôjsť k úprave a opravným mechanizmom sa podstrčí upravená DNA, ktorú bunka použije na opravu poškodeného miesta.
V tomto prípade však plazmidy dokázali, že svoju prácu nielen vedia, ale môžu byť aj prehnane iniciatívne (čo však nie je žiadna novinka, to biológovia vedia dávno). Skutočne vyložili náklad na správnom mieste, keď umiestnili informáciu o „vypnutí rohov“ na určené miesto v DNA - ale potom sa vedľa cieľového miesta vložili samy plazmidy celé.
Cudzorodá DNA sa v tele dobytka nijako zjavne neprejavila, zvieratám teda z nej nehrozila žiadna ujma (to nie je prekvapivé, podobné sekvencie sa mnoho rokov používajú pri genetických úpravách myší). Ujma by nehrozila s najväčšou pravdepodobnosťou ani prípadným konzumentom mäsa; veď cudzej DNA jeme každý deň prakticky s každým sústom, a nijako nás to geneticky nemodifikuje.
Nemožno vylúčiť, že by sa cudzorodá DNA nejakým spôsobom mohla prekopírovať do baktérie v tráviacom trakte zvieraťa. Problém by to mohol byť preto, že plazmid okrem iného obsahoval aj gén poskytujúci odolnosť voči niektorým antibiotikám. Ide o v laboratóriách bežne používaný spôsob na oddelenie baktérií, ktoré plazmidy nesú, od tých, ktorého ho v sebe nemajú. Stačí pridať dané antibiotikum a nevhodné baktérie pomrú.
V praxi by išlo aj tak o marginálny problém, ktorý by mal veľmi obmedzené dopady. Antibiotická rezistencia sa šíri oveľa účinnejšie inak, predovšetkým kvôli nadmernému užívaniu antibiotík v ľudských i zvieracích populáciách. Dôležitejšie je, že ide ľudovo povedané o „fušerinu" - cudzorodú DNA mala firma odhaliť sama, a oveľa skôr. Stačilo by potom tieto embryá zničiť a firma si mohla ušetriť veľa zlej reklamy. „Teraz vyzerá ako chirurg, ktorý zabudol v pacientovi nožnice," hovorí český genetik Petr Svoboda z Ústavu molekulárnej genetiky Akadémie vied.
Nič neprehliadnuteľné
Je pravdou, že s pokrokom postupov na editáciu DNA sa takéto chyby stávajú menej pravdepodobnými a ich hľadanie je stále jednoduchšie. Za päť rokov, ktoré uplynuli od „editácie“ DNA vajíčok, z ktorých sa zvieratá narodili, sa veľa techník zmenilo a vylepšilo. Recombinetics napríklad použila staršiu metódu (TALEN), ktorú dnes vo veľkej miere nahrádza novší, jednoduchší a lacnejší postup (tzv. CRISPR).
Technicky by nebol problém odhaliť chybu ani vtedy, keby ju však niekto hľadal. Spoločnosť Recombinetics samozrejme vykonávala kontrolu DNA zvierat, aby vedela, či úprava uspela, ale z nejakého dôvodu ju nenapadlo zahrnúť do skúšok aj podrobné overovania prítomnosti plazmidu, ktorý DNA do bunky doniesol. Možno išlo o pokus usporiť náklady, špekuluje Petr Svoboda - avšak podľa neho na úplne zlom mieste, pretože ako sme aj už spomínali, „prehnaná iniciatíva" týchto útvarov nie je nijako nový jav.
To, že to autori zvieraťa nič také nečakali a nehľadali, je samo o sebe prekvapivé. Rozhodne im to neuľahčí jednania s americkými úradmi. Recombinetics sa totiž ani nepokúsila o registráciu kráv bez rohov v USA, pretože podľa firmy je tamojší schvaľovací proces prehnane zložitý a náročný. V roku 2018 firma lobovala, aby „editované" organizmy už nespadali do gescie agentúry FDA, teda tej agentúry, ktorá v nich o niekoľko mesiacov neskôr objavila bakteriálnu DNA.
Spätne sa tiež ukazuje, že predstavitelia firmy vo svojich vyhláseniach značne preháňali: „Máme vedecké dôkazy, ktoré preukazujú, že nedošlo k zmenám na iných miestach [v DNA],“ povedal jeden predstaviteľ firmy pre agentúru Bloomberg v roku 2017. Ani vedecká práca, v ktorej autori editáciu dobytka opisujú, samozrejme žiadne „nežiaduce zmeny“ v DNA zvierat nepopisuje.
Firma dnes priznáva, že išlo o chybu. „Stopy integrácie plazmidu sme nehľadali. Mali sme,“ povedal Tad Sonstegard pre časopise Wired. Je pravdou, že chyba u prvých editovaných bezrohých zvierat ju na prvý pohľad nemusí toľko mrzieť, pretože zvieratá boli v podstate naozaj „pre kontrolu“ - aj v Brazílii sa údajne malo overovať predovšetkým to, ako sa im v chove bude dariť, nie toľko ich výnosy. Prvé upravené zvieratá nemali dostatočné plemenné kvality. V ďalšej fáze má dôjsť k úprave DNA skutočne špičkových býkov. Navyše sa má upravovať inými, novšími metódami.
Recombinetics - a nielen ju - sa však podobné „prehliadnutie“ môžu vypomstiť inak. Nedôvera verejnosti pritom môže odbor „genetických editácii“ poškodiť veľmi podobne, ako tomu bolo u GMO. To je v odbore rozšírená obava, a aj podľa nás celkom pravdepodobná. Pár zabudnutých „genetických nožníc" k rozptýleniu obáv rozhodne nepomôže.