Vačnatci jsou jednou ze tří velkých skupin savců. Ptakořitní jako ježura nebo ptakopysk kladou vejce. Placentální savci, mezi které patříme i my, rodí živá mláďata, která v těle matky vyživuje dočasný orgán – placenta. Vačnatci také rodí živá mláďata, ale nemají placentu a mláďata proto přicházejí na svět jen velmi nedokonale vyvinutá. Podstatnou část svého dalšího vývoje proto musí strávit v teple a bezpečí matčina vaku, kde se pevně přisají k bradavce.
Vačnatci mají jedinečné vlastnosti
Vačnatci mají řadu jedinečných vlastností – jejich mláďata jsou například schopna vyhojit si poranění míchy. Další vlastnosti sdílejí s lidmi. Například mohou stejně jako my (ale ne jiní savci) onemocnět rakovinou kůže, pokud jsou vystaveni nadměrnému množství ultrafialového záření. Pro vědce jsou proto vačnatci mimořádně zajímaví a rádi by o nich věděli co nejvíc. To má háček. Jedním z nejmocnějších nástrojů poznání funkce genů je genové inženýrství. Zjednodušeně řečeno: Pozměníte nebo vyřadíte nějaký gen z provozu a pak sledujete, co to udělá.
Genetické úpravy
U vačnatců se takové úpravy (editace, modifikace) genomu dlouho vůbec nedařily. Důvod neúspěchu byl jednoduchý: Abyste mohli vytvořit geneticky modifikovaného savce, musíte se dostat k jeho genomu. To znamená v určité fázi vývoje odebrat z těla matky oplozené vajíčko a jeho membránu propíchnout tJenže enoučkou jehlou.
Jenže vačnatci mají oplozená vajíčka krytá silným a pevným obalem z vrstev bílkovin a hlenu, který jehla nebyla schopná překonat. Až dosud. Vědcům z japonského institutu Riken se to povedlo a stvořili tak první geneticky modifikované vačnatce na světě. Jsou to vačice krysí – roztomilí jihoameričtí vačnatci, kterým už jedno prvenství na poli vědeckého výzkumu patří. V roce 2007 se totiž stali prvními vačnatci s přečteným genomem.
Vystřižený gen
Vědci z Rikenu rozlouskli tvrdý oříšek vačnatčího vajíčka tím, že na obal vajíčka použili piezoelektrický krystal. Jeho působením se obal narušil a jehla mohla proniknout dovnitř. A pak už to šlo osvědčeným způsobem: Skrze jehlu vědci do oplozeného vajíčka vložili takzvané genové nůžky CRISPR-Cas9 (více v boxu Stříhání genovými nůžkami), které z jeho DNA odstranily gen Tyr.
Volba genu nebyla náhodná – Tyr se podílí na tvorbě kožního pigmentu, takže pokud by byl pokus úspěšný, bylo by to na mláďatech vidět na první pohled. A to se skutečně stalo.
Potomci bez barvy
Vačici, do jejíž dělohy vědci vložili modifikovaná vajíčka, se mezi obyčejně hnědými narodila albinotická mláďata. Ve svém genomu nemají gen Tyr, a nemohou proto vytvářet kožní pigment.
Vačice bez vaku
Domovinou drobných vačic krysích jsou jihoamerické deštné lesy i zemědělská půda. Jsou všežravé, živí se ovocem a mršinami, ale jsou také úspěšnými lovci, kteří dokážou zdolat i obratlovce stejně velkého, jako jsou sami. Kvůli své malé velikosti a tomu, že se dají snadno chovat v zajetí, se vačice krysí od roku 1978 používají jako laboratorní model při výzkumu vačnatců. Trochu paradoxní přitom je, že samy vak nemají – novorozené mládě se prostě jen pevně drží matčiny bradavky. Pro vědce to však má výhodu, že jsou snadno vidět a je tak možné na nich studovat například vývoj orgánů.
Stříhání genovými nůžkami
Systém CRISPR-Cas9 je molekulární nástroj pro úpravy genomu. Skládá se ze dvou částí: První je krátký řetězec naváděcí ribonukleové kyseliny, který v DNA vyhledá cílové místo, například nějaký gen. Druhá jsou samotné „nůžky“: Enzym nukleáza, který umí „střihnout“ do molekuly DNA a přerušit buď oba, nebo jen jeden z jejích řetězců. Volné konce se pak zase dají spojit nebo se mezi ně dá vložit nějaký úplně jiný úsek genetického kódu.
