Info

Fotografie: Matouš Vokatý

Vše vypuklo s publikací sekvence lidského genomu

Vše vypuklo s publikací sekvence lidského genomu

Prof. Milan Macek, jr., patří k předním odborníkům a organizátorům v oblasti lékařské genetiky a vzácných onemocnění v České republice. Kromě nasazení ve vlastní vědecké práci – v září 2024 byl oceněn za celoživotní přínos v aplikovaném výzkumu cystické fibrózy – ho charakterizují i výjimečné organizační schopnosti, s nimiž podněcuje spolupráci v rámci řady odborných společností. V rozhovoru se pohlížíme na cestu, kterou prošel od počátků svého veřejného angažmá: od průlomového objevu tzv. „keltské“ mutace u cystické fibrózy, která mimo jiné doložila keltský původ české populace, až po současný výzkum genetických predispozic, který sahá až ke studiu tvarů lebky u pacientů s genetickými onemocněními.
Štítky

Profesor MUDr. Milan Macek, DrSc., M.H.A, je přednostou Ústavu biologie a lékařské genetiky 2. LF UK a FN Motol, mj. vedoucím Národního koordinačního centra pro vzácná onemocnění, předsedou České společnosti lékařské genetiky a genomiky J. E. Purkyně, Koordinátor Meziresortní pracovní skupiny pro vzácná onemocnění při Ministerstvu zdravotnictví ČR, zástupcem ČR v Evropské radě členských států pro vzácná onemocnění Evropské unie, členem American Society of Human Genetics, European Society of Human Genetics, European Cystic Fibrosis Society aj.

Zastihl jsem vás mezi dvěma zahraničními konferencemi. Pohybujete se v odborných poradních národních i mezinárodních orgánech, některým předsedáte nebo jste předsedal, jako European Society of Human Genetics. Zavzpomínejte prosím na dobu, kdy jste se teprve začínal veřejně angažovat.

To je dáno mým dlouhodobým zájem o problematiku vzácných genetických – nebo, jak se teď říká, „mendelistických“ – onemocnění a také šťastnou shodou náhod. Hned po promoci jsem se začal věnovat genetice cystické fibrózy, protože koncem osmdesátých let se hledal gen, který toto onemocnění způsobuje. Tomu jsem se věnoval i potom, co jsem se v polovině devadesátých let vrátil na fakultu ze studijního pobytu na Univerzitě Johnse Hopkinse v Baltimoru.

Díky tomu, že jsme nalezli „keltskou“ mutaci G551D v genu cystické fibrózy, jsme vstoupili do evropského povědomí a stali se součástí evropské Cystic Fibrosis Thematic Network – kolegové nás oslovili jakožto první pracoviště ve střední a východní Evropě. Tato síť se pak stala základem výzkumného konsorcia Evropské unie neboli Eurogentest.

Toto konsorcium pod hlavičkou European Society of Human Genetics sdružovalo přední evropské genetiky, kteří měli za cíl standardizovat a harmonizovat výzkum a poté i diagnostiku v oblasti lékařské genetiky. Ty se rychle rozvíjely; vše ale doopravdy vypuklo poté, co byla v roce 2003 publikována „rámcová“ sekvence lidského genomu (první kompletní mapa DNA, umožňující zkoumat rozdíly v sekvencích DNA ve spojení s onemocněními – pozn. red.). Bylo to bez přehánění fascinující období, všechno se v našem oboru překotně rozvíjelo a my nevěděli doslova, kam dřív skočit.

Jak jste se dostal do vedení European Society of Human Genetics?

Když si kolegové v roce 2005 vybrali Prahu pro svou výroční konferenci, já byl „pasován“ do role lokálního spolupořadatele. Akce se povedla a mě poté nominovali do výboru společnosti, kde jsem měl na starosti diagnostiku a výzkum vzácných onemocnění ve střední a východní Evropě. Navázal jsem další kontakty a rozšířil si záběr i na další mendelistická onemocnění – ne nadarmo se říká, že cystická fibróza je jejich modelem, jakýmsi předjezdcem.

A odtud už byl jen krok na evropskou úroveň.

V prosinci 2008 jsme byli na zimní dovolené v Jeseníkách. Přímo na sjezdovce jsem přijal telefonát z Evropského odboru Ministerstva zdravotnictví, zda bych od ledna 2009 převzal štafetu a stal se odborným konzultantem pro „evropskou agendu vzácných onemocnění“. Francouzi končili předsednictví v Radě EU, předávali štafetu Česku.

Určitě jste to probíral s rodinou?

Byla to samozřejmě výzva, rodina mým zvýšeným pracovním vytížením trpěla. Za půlrok létání do Bruselu jsem si vysloužil platinovou věrnostní kartu ČSA. Ale už v červnu 2009 se nám podařilo ratifikovat Doporučení Rady v oblasti vzácných onemocnění. Nikdo nám nevěřil, že to zvládneme, ale tehdejší tým na ministerstvu byl skvělý a dosud se občas scházíme na přátelské popovídání.

Jaký význam má takové doporučení?

Od něho se odvíjí vše, co se z hlediska organizace péče o vzácná onemocnění v EU dosud událo! Národní akční plány, posílení role pacientských organizací, rozvoj přeshraniční péče nebo ustanovení Evropských referenčních sítí pro vzácná onemocnění. Tady hraji prim FN Motol a 2. lékařská fakulta, a to nejen v rámci našeho zdravotnictví, ale i v rámci Unie a nových členských zemí.  

Co se musí stát, aby se něco jako vzácná onemocnění stalo tématem konference pořádané v rámci předsednictví Radě Evropské unie, jako v roce 2022?

Od ratifikace Doporučení z roku 2009 se dostaly do popředí národní akční plány jednotlivých členských zemí. Jejich „implementace“, řečeno žargonem Evropské komise, byla úspěšná. Pak se ukázalo, že k dalšímu rozvoji přeshraniční léčebné péče a výzkumu vzácných onemocnění bude zapotřebí, aby byly dlouhodobě a systémově financovány národní pracovní skupiny.

Pracovala na tom různá národní předsednictví, hlavně Malta nebo Litva, a klíčovou roli hraje dlouhodobě Francie – vynikající databáze Orpha.net je jedním z prestižních projektů francouzské výzkumné agentury INSERM. Velmi pomohl i intenzivní lobbing organizace Eurordis.org, která zastřešuje evropské pacientské organizace. A také politický tlak celé řady našich a zahraničních europoslanců.

Troufám si říct, že od roku 2009 máme za Národní koordinační centrum pro vzácná onemocnění ve FN Motol a spolupracující Českou asociaci pro vzácná onemocnění vybudováno velmi dobré odborné a lidské renomé. V roce 2022 jsme tak znovu plynule navázali na jarní francouzské předsednictví v Radě EU. Výstupem byla tzv. Výzva k akci v oblasti vzácných onemocnění, kterou podpořilo dvacet dva z dvaceti sedmi unijních zemí. A to představuje základní rámec našeho úsilí do roku 2030.  

Přenašečů vzácných nemocí je z definice málo, zatímco farmaceutické firmy žijí především z uspokojování potřeby léků v masovém měřítku. Jakými způsoby se daří přesvědčovat je, že i vývoj léků na vzácné nemoci má smysl?

V Evropě od roku 1999 existuje legislativa, která udělila farmaceutickým firmám exkluzivní dlouholetou ochranu na trhu pro léčivé přípravky pro vzácná onemocnění, takzvané orfany. To představuje samo o sobě dostatečnou pobídku k tomu vyvíjet nové orfany. Navíc mají farmaceutické firmy poměrně volnou ruku při jejich cenotvorbě a marže jsou poměrně vysoké.

Je také zřejmé, že vývoj nových orfanů je nákladný – nicméně firmy uvádějí, že své zisky reinvestují do vývoje dalších přípravků.

Tak to k tomu musejí mít dobré důvody. 

Na druhou stranu v Evropě dosud funguje systém tajných smluv s plátci. To neumožňuje, aby státy a jejich zdravotnické systémy nakupovaly větší objemy orfanů. Výše úhrad se tak nestanovuje úplně transparentně a zdravotní systémy mají dost slabou vyjednávací pozici. Takže firmy v tomto složitém ekosystému vývoje a prodeje rozhodně netratí.

Ovšem ukazuje se, že dopady do zdravotních rozpočtu v segmentu takzvané centrové péče jsou značné. Dvacet pacientů s daným vzácným onemocněním může stát třeba miliardu korun, což odpovídá například celému segmentu laboratorní diagnostiky či ročnímu rozpočtu menší nemocnice.

I přes nedostatek dlouhodobých dat z klinických studií je většina těchto léčivých přípravků účinná. Bude však potřeba zavést nové postupy, jak stanovit výši jejich úhrad, aby Česká republika zůstala z hlediska jejich dostupnosti stále na špici Evropské unie.

Z posledních technologických výdobytků v medicíně vyzdvihujete databázi AlphaFold Protein Structure, díky níž dokáže umělá inteligence předpovídat tvar proteinů. Vznikla v roce 2016 a vědci tak s její pomocí již stačili mimo jiné zjistit tvar pověstného spike proteinu viru SARS-CoV-2, což umožnilo vývoj vakcín proti covidu-19. V čem výzkumu pomáhá?

Za výzkum AlphaFold databáze padla Nobelova cena za rok 2024! Je to fantastický výsledek, který umožňuje nahlédnout to struktury všech proteinů a modelovat jejich terciární konformaci (podoba, kterou protein zaujímá v prostoru – pozn. red.), a to v závislosti na mutacích jejich kódujících genů. Ve vysoce výkonných počítačích tak můžeme modelovat „léčivý vliv“ různých molekul a předpovědět účinek léků na cílové proteiny či patogenetické dráhy.

V genetice používáme derivovanou databázi AlphaMissense, která nám umožňuje lépe odhadnout patogenetický dopad tzv. missense mutací – záměn aminokyselin. Tyto specifické a časté varianty jsou pro nás dosud bolehlavem v diagnostice! (smích)

Proč?

Nemohli jsme spolehlivěji stanovit jejich dopad, což velmi stresovalo i naše pacienty, když jim říkáme: „Něco jsme u vás našli, ale zatím nevíme, co to způsobuje.“ AlphaMissense ve spolupráci s umělou inteligencí, která nám „projede“ všechny relevantní články v Pubmedu, představuje velký pokrok vpřed v predikci dopadu genetických změn. A to jsme jenom na začátku!

Prof. Macek a čerstvě pořízený 3D model jeho obličeje. Obličejový 3D skener slouží na ÚBLG k diagnostickým i výzkumným účelům. Fotografie na této straně: Matouš Vokatý
Prof. Macek a čerstvě pořízený 3D model jeho obličeje. Obličejový 3D skener slouží na ÚBLG k diagnostickým i výzkumným účelům. Fotografie na této straně: Matouš Vokatý
Už pár let je dostupná takzvaná genová terapie, která náhradou či editací určitých vadných genů pomáhá k návratu normální funkce postižených orgánů. Mluví se o ní hlavně v onkologii, imunologii nebo neurologii; v jaké fázi výzkumu a aplikace je genová terapie v hlavní oblasti vašeho zájmu, v cystické fibróze?

V oblasti cystické fibrózy se genová terapie velmi rychle rozvíjí. Na přelomu tisíciletí jsme bohužel zažili úmrtí v jedné klinické studii, což vedlo k návratu k intenzivnímu laboratornímu výzkumu, kdy se optimalizovaly virové vektory vhodné k bezpečné inhalaci do dýchacích cest.

V současnosti existuje několik výzkumných konsorcií, které využívají naše malé in vitro avatary – organoidy generované například z rektálních či nosních biopsií. Jako nosiče se studují adenoasociované viriony nebo liposomy s různou efektivitou a bezpečností inhalačního podání. Poslední in vitro studie jsou velmi nadějné, ale stále není dořešena otázka přesného zacílení genové terapie na kmenové buňky v dýchacích cestách a jak dlouho se transformované buňky „udrží“, než je naše imunitní odpověď „odhojí“.

Principy transplantologie platí i pro „transplantaci genetické informace“, tj. genovou terapii. Konečně nadějné jsou i postupy založené na mRNA či metodě CRISPR-Cas9.     

Kognitivní psycholog Steven Pinker ve své knize Nepopsaný list: Moderní popírání lidské přirozenosti (The Blank Slate: The Modern Denial of Human Nature, 2022) kritizuje přesvědčení o neomezené formovatelnosti člověka. To stojí v pozadí mnoha současných debat – o údajném zásadním vlivu rodičovské výchovy na osobnost nebo inteligenci dítěte, o konstruovanosti genderu, o člověku jako z podstaty mírumilovném, nenásilném tvoru. Jaký je váš názor na napopsaný list a jak vnímáte tyto názorové pohyby ve společnosti?

Děkuji za tip, rád si knihu přečtu! Tato problematika stále není uspokojivě dořešena a je okolo ní i spousta mediálního šumu. V biologii se tomu říká problém nurture versus nature, výchova a kultura versus biologická podstata, genetika. Navíc náš živočišný druh vychovává velmi dlouho své potomky. Studenti medicíny skončí s klinickými atestacemi až ve čtvrtině svého života! Kulturní a společenské vlivy nás proto velmi dlouho a intenzivně ovlivňují. Přesto je pro formování naší osobnosti klíčový předškolní věk.

Jezuité říkali, parafrázuji: „Dejte nám dítě, než mu bude sedm, a pak bude naše navždy.” Což podtrhuje klíčový vliv rodiny dítěte na jeho psychický, sociální a nakonec i zdravotní vývoj.

Extrémní je přístup čistě behaviorální, tedy negující genetiku, nebo geneticky deterministický přístup, který zase neguje vliv výchovy. Takže platí, že „pravda je někde uprostřed”, avšak do jaké míry se ona houpačka nurture versus nature naklání na jednu, nebo druhou stranu, není přesně určené a některé studie jsou kontroverzní.

Co konkrétně třeba inteligence?

Stejně jako většina aspektů lidského chování a poznávání, je inteligence polygenní znak, který je ovlivněn jak genetickými, tak environmentální faktory. Například geneticky „geniální dítě“, které se narodí ve slumu, má menší šanci se projevit a uplatnit.

Také záleží, jakou formu inteligence má více geneticky „podpořenou“. A v jakém společenském kontextu ji může uplatnit. Známe spoustu příkladů z historické literatury, kdy si kantoři všimli nadaného dítěte z chudé rodiny, které pak spolu s přímluvou vrchnosti poslali na prestižní studia. Také inteligence bez etiky je problematická…

Nakonec platí klasické, že „je vhodné umět se dobře narodit“. Dodávám, že „do dobré a pečující rodiny, společně s možnosti kvalitního vzdělání a stravy v dětství“.  

V uzavřených populačních enklávách může docházet ke snižování genetické diverzity, což zvyšuje riziko genetických onemocnění a snižuje schopnost adaptace. Jaká je souvislost zdraví genofondu a multikulturní integrace, umožňující vzájemné mísení populací?

V principu mají potomci multietnických populací vyšší míru heterozygozity, to je pozitivní variability, a jsou tedy z „učebnicové“ definice geneticky „odolnější“. V současnosti je interetnické mísení různých populací stále častější, jak vidíme třeba v Nizozemí, USA či Velké Británii.

V kontinentální Evropě dochází k imigraci blízkovýchodních a východoevropských populací, a mění se postupně etnická struktura novorozeneckých populací. Je to nevyhnutelný trend, který ostatně probíhal opakovaně i v minulosti, například při neolitické kolonizaci či později při „stěhování národů“.

Jak je na tom česká populace?

Ta je velmi heterogenní, díky své středoevropské poloze, kde jsme byli vystavení různým migracím historických populací. Své „genetické stopy“ tu zanechali Germáni, Keltové i Slované. Pozitivní dopad mělo i zrušení nevolnictví za Josefa II., kdy se mohli začít ženit či vdávat mezi sebou mladí lidé z různých panství bez souhlasu vrchnosti!

Nepřekvapivě díky potomkům obyvatel Velké Moravy máme geneticky velmi blízko k současné dolnorakouské, západoslovenské a maďarské populaci. Jsme si všichni velmi blízcí! Mísí se ale nejen geny, nýbrž i memy kulturní či náboženské povahy. Jak všichni víme, není to bez problémů, ale to už spadá spíš do oblasti sociologie nebo kulturologie.

Najdete si při zahraničních cestách čas i na nějakou kulturu nebo jiné odreagování?

Co vám mám povídat… Naprostá většina cest je skutečně řehole: taxi, letiště, hotel, jednací místnost, „úprk“ zpět na letiště a hurá zpět do Prahy. Doma se krátce vyspat a nazítří s úsměvem do práce, kde čeká hora nevyřízených povinností. V oblasti vzácných onemocnění, kde je expertíza dost roztříštěná, je ale navazování kontaktů, nebo jak se dnes říká networking, velmi důležité.

A nese ovoce...

Výsledkem je spousta mezinárodních projektů, do kterých se podařilo naše pracoviště za poslední dvě dekády zapojit, a nemalé grantové prostředky. Fakultu a nemocniční pracoviště se tak podařilo zapojit do více než patnácti Evropských referenčních sítí.

Samozřejmě někdy před odletem chvíle zbyde, zvlášť pokud je potřeba vybrat méně nákladné letenky. Nenechám si ujít muzea, výstavy nebo místní pamětihodnosti – poznávání cizích zemí a jejich kultury je poučné. O to víc si pak vážíte země, ve které žijeme! Neměli bychom si tolik stěžovat…

Kdybyste měl doporučit světové pracoviště, kam vyrazit na stáž, pokud chci zažít nejpokročilejší výzkum v oblasti lékařské genetiky?

Základní vodítko poskytnou koordinační pracoviště Evropských referenčních sítí pro vzácná onemocnění. A krátký výběr „na první dobrou“? Určitě univerzity v Amsterdamu, Antwerpách, Max Planck v Berlíně, Heidelberg, Leiden, Oxford, Paříž – Hop. Necker nebo Karolinska ve Stockholmu. V USA jednoznačně Harvardova univerzita, Univerzita Johnse Hopkinse a Baylor College of Medicine, se kterou naše fakulta spolupracuje přes nadaci manželů Adamových.

Při diagnostice vzácných nemocí a syndromů používáte trojrozměrnou biometrickou analýzu obličeje. Jak to funguje? V čem se liší od frenologie, která také zkoumala tvar obličeje?

Víte, dnes máme přesnou sekvenci celého lidského genomu. Také máme k dispozici umělou inteligenci, bioinformatické algoritmy a moderní databáze, jako například zmíněný AlphaFold.

Na druhé straně korelujeme tato „big data“ s klasickou Virchowovou klasifikací nemocí (způsob třídění nemocí podle změn v tkáních a orgánech, který vychází z buněčné teorie nemocí Rudolfa Virchowa, německého patologa, žijícího 1821–1902 – pozn. red.). Ta má v medicíně stále velký význam, i když v současné době komplexních datových analýz představuje jen velmi hrubý, nesystémový popis. Navíc často definuje jen finální patologicko-anatomické projevy dané klinické jednotky, nebere v potaz například tkáňovou specifičnost projevu daného onemocnění, predispozice, presymptomatické stavy nebo jeho multisystémový charakter a jakožto slovní popis je jen obtížně „datově uchopitelná“.

Molekulární syndromologie je jakýmsi předjezdcem Virchowovy klasifikace. Místo ní používáme human phenotype ontology: digitální systém pro záznam fenotypu a klinického průběhu daného onemocnění. Ten se stále rozvíjí – na našem pracovišti jsme dokonce zajistili i český překlad více než sedmnácti tisíc termínů, které se v něm používají.

Jak se v něm uplatní analýza obličeje?

Snažíme se digitalizovat klíčová antropometrická a klinická data, která například lékařský genetik jinak běžně slovně popisuje do chorobopisu. 3D obličejové skenování neboli 3D facial gestalt analýza je zde optimální, protože zaznamenává i minimální odchylky oproti věkově specifické normě u našich chlapců a děvčat.

K čemu to vede?

Umožní nám to zvýšit diagnostickou záchytnost nalezených mutací. „Digitální fenotyp“ analyzujeme oproti komplexnímu genotypu daného pacienta, a třeba i jeho rodičů. Můžeme si i vyměňovat data v mezinárodních databázích nediagnostikovaných syndromů. Tím pomůžeme „gestalt matchingu“ a dříve se dobereme etiologické diagnózy. Zkrátka „sekvenování nové generace potřebuje i fenotypizaci nové generace“!

Váš tatínek, doc. Milan Macek, založil obor lékařské genetiky v Československu. Narazili jste spolu na nějaký problém, kde byl váš tatínek řekněme před čtyřiceti padesáti lety přesvědčen, že to z principu není možné, ale dnes se ukázalo, že to možné je?

Upřímně si neuvědomuji, že by kdy tatínek o něčem říkal „je to nemožné“. Vlastně znám málo takových nezlomných optimistů, jako je on! Naopak já jsem někdy opatrnější či skeptičtější, ptám se předem na logistiku uplatnění nápadu v klinické praxi, zatímco tatínek si něco pečlivě sestuduje a nadšeně mě nebo své spolupracovníky „tlačil“ do nových výzkumných směrů a postupů.

Já jsem před lety nepočítal, že se dožiju nových technologií, jako je umělá inteligence nebo genové editace. Po právu za ně byly uděleny Nobelovy ceny. A dnes si nechci představovat, co se může stát, když někdo obou postupů zneužije k vytvoření pandemických virů a podobně. Na druhou stranu o genové terapii se mluví od začátku devadesátých let, a stále není běžnou klinickou praxí, takže uvidíme… (úsměv) 

Související

Jaká bude medicína za 30 let?

Prof. Milan Macek, přednosta Ústavu biologie a lékařské genetiky, se účastnil diskuse – Xl. jubilejního setkání Clubu JEP (24. 9. 2024).

Prof. MUDr. Milan Macek, jr., DrSc.

27. 5. 2009
Štítky

Evropská komise vyhlásila již v roce 2006 první výzvy 7. rámcového programu pro výzkum, technologický rozvoj a demonstrace pro období 2007–2013 s rozpočtem cca 53 miliard Euro. Na zkušenosti s financováním výzkumných projektů formou evropských grantů jsme se zeptali profesora Macka, jr.

Vytvořeno: 5. 11. 2024 / Upraveno: 15. 11. 2024 / Mgr. Petr Andreas, Ph.D.