Klíšťata a jejich geny „pod lupou“

Klíště je u nás zdrojem NEJVÁŽNĚJŠÍCH INFEKCÍ. Jak přenášejí nákazu, jak a čím se proti ní lze bránit, to jsou otázky, na něž dnes hledají odpověď i čeští vědci - v genech klíštěte.

Experti na klíšťata z celého světa se minulý týden sešli na jihu Čech. Na Jihočeské univerzitě se badatelé učili, jak zpracovávat a vyhodnocovat genetické údaje. Obrovské množství dat. Bude se jim to hodit: „Američtí vědci již přečetli kompletní genom klíštěte,“ vysvětluje Libor Grubhoffer, děkan Přírodovědecké fakulty JU, který se již dlouhá léta zabývá výzkumem klíšťat i původců chorob, které přenášejí. „Otevírají se nám tím nové komnaty poznání těchto výjimečných tvorů.“

Čím je klíště tak výjimečné?

Klíšťata jsou vlastně živé fosilie, Zemi obývají již miliony let. A během své složité adaptace na měnící se prostředí si vyvinula řadu triků, jak na tomto světě přežít. Ve slinných žlázách a jiných orgánech si vyrábějí široké spektrum látek, které jim umožňují proniknout do hostitele, v klidu se nasát a ukončit vývojový cyklus. Klíšťata uvolňují molekuly, které snižují dráždivost - hostitel se nedrbe a klíště neruší. Vyrábějí bílkoviny, které jim dovolí se v těle hostitele „zacementovat“ - proto je tak obtížně odstraňujeme. Dalšími látkami klíště snižuje srážlivost krve, zánětlivou reakci hostitele či celkovou imunitu organismu hostitele - klíště je tedy hotovou chodící farmaceutickou firmou, a proto i obrovskou inspirací pro biotechnologické společnosti.

A co na klíštěti zajímá nejvíc vás, parazitology?

Zejména vztah přenašeče a původce nemoci. Což je v našem případě klíště obecné - Ixodes ricinus a virus či bakterie. To vše zkoumáme na molekulární úrovni, snažíme se identifikovat a izolovat klíštěcí geny. Teď nedávno jsme publikovali výzkum genů pro tvorbu bílkovin, které hrají roli při sání krve hostitele a infekci spirochetami lymské boreliózy. Hledali jsme geny, které se zapnou ve chvíli, kdy se klíště nasaje, a naopak zůstávají vypnuty, když klíště hladoví. Náš výzkum dokonce zaujal lidi z jisté londýnské farmaceutické firmy, která se zabývá hledáním genů pro zajímavé ne-lidské bílkoviny, které by šlo potenciálně využít pro humánní léčbu. Proteinová terapie už se ostatně používá pro některá onemocnění krvetvorby, imunity, nádorů a nejvhodnějšími zdroji takových bílkovin se jeví prastaré organismy, jako je právě klíště.

Jak tyto geny „pro sání krve“ hledáte?

Porovnáváme geny z nasátého klíštěte s geny z nenasátého. Teď už nás však zajímá víc - a to, které geny se zapínají po nasátí krve infikované borelií nebo viry klíšťovky, které bílkoviny se při tom začínají tvořit. Takto jsme již identifikovali například bílkovinu defenzin, kterou klíště požívá jako obranu proti spirochetám. Hledáme však i další geny a bílkoviny. Můj kolega Ondřej Hajdušek nyní například dokončil studii o hospodaření klíšťat s železem. Zjistil, jak se klíštěcí organismus vyrovnává s přemírou toxického železa, které spolyká s krví hostitele a nyní se chystá se svou prací do velmi prestižního vědeckého časopisu. Už umí vypínat geny, které hrají roli v transportu a ukládání železa. Náš další kolega Petr Kopáček studuje enzymy, které vstupují do hry při trávení krve, laboratoř Jana Kopeckého se zase zaměřuje na imunitní odpověď hostitele po nasátí klíštěte...

Pokud vím, na jaře jste zahájili i další projekt - jakési „sčítání klíšťat“.

Naši studenti sbírají klíšťata v sedmi okresech Jihočeského kraje, kde je tradičně jejich velký výskyt. Sledujeme jednak početnost klíšťat, ale také přítomnost jednotlivých patogenů. Ve středoevropském prostoru způsobují lymskou boreliózu tři hlavní druhy borelií - a my budeme zkoumat, zda a jak často se v jednom klíštěti vyskytují všechny tři druhy současně, budeme hledat i přítomnost dalších exotických druhů. Letos na jaře s prvními klíšťaty jsme výzkum zahájili, nyní, kdy nastává druhý vrchol výskytu, spouštíme další vlnu sběru. Klíšťata ukládáme do mrazáku - zatím jich máme 8000 - a na podzim, po třetím sběru, je začneme vyšetřovat. Na druhé straně hranic, v Bavorském lese, probíhá obdobný výzkum, a tak chystáme spolupráci s mnichovskou univerzitou.

Na mezinárodním workshopu bioinformatiky jste nyní získali nové programy na zpracování genetických dat. Na co se tedy nyní zaměříte?

Letos byl dokončen projekt sekvenování genomu klíštěte, který přenáší lymskou boreliózu na území USA, blízkého příbuzného našeho klíštěte obecného. Genomy dalších druhů budou následovat. To jsou obrovská množství dat, která je třeba postupně roztřídit a zpracovat. Vždyť genom tohoto klíštěte obsahuje 2,8 miliardy písmen, u jiných druhů až sedm miliard, to je dokonce víc než u člověka. A ještě k tomu představují tyto informace obrovský babylon, části DNA pocházejí ze symbiotických bakterií, části DNA jsou jakoby „hluché“... My se již samozřejmě v dílčích projektech účastníme přes naše klíště - dodáváme do centrálních klasifikačních databází údaje o sekvencích RNA, o genech, které kódují bílkoviny, společný software a postupy vědcům umožní různé druhy klíšťat i bílkovin porovnávat. Vypadá to možná jako teoretická hra, ale zároveň s tím se čtou genomy borelií, pořád se doplňují další údaje, je tu tedy jakýsi zlatý důl informací o kódujících genehc a odpovídajících bílkovinách, z nichž některé se mohou stát třeba vhodnými kandidáty pro použití do vakcín.

Na jakých vakcínách se momentálně pracuje?

Klíšťata přenášejí řadu chorob na hospodářská zvířata, takže jeden směr je vývoj veterinárních vakcín. Přímo z klíštěte se získají antigeny - molekuly schopné vyvolávat imunitní reakci - naočkovaná zvířata pak začnou produkovat protilátky a klíštěti se při pokusu o nasátí udělá špatně, řečeno poněkud obrazně. Takže se řádně nepřisaje a zvíře nenakazí. Další vakcíny jsou zaměřené na konkrétní původce chorob, zde jsou právě důležité znalosti mechanismů, které probíhají mezi jimi a klíštětem - jak pronikají do klíštěte, jak se v něm množí, proč a jak se mohou přenášet, kdy ano, kdy ne... A pak je tu i již zmíněný směr výzkumu klíšťat - medicínsky významné látky, které si klíšťata vyrábějí a které snižují dráždivost, srážlivost, zánětlivost, a jež třeba jednou budeme umět napodobit a použít pro terapii zvířat i lidí. To je úžasná oblast poznání.

A co očkování lidí proti borelióze? Jak jsou vědci daleko?

Odhadem tak v půlce cesty. Američané na svoje borelie už očkování měli, nicméně od jeho užití pro člověka přeci jenom ještě před několika lety upustili. Ve středoevropském prostoru jsou původcem lymské boreliózy jiné tři druhy: B. afzelii, B. burgdorferi s.l. a B. garinii. Úspěšná vakcína musí chránit proti všem třem druhům. Na této vakcíně pracují rakouští odborníci a naši výzkumníci v Ivanovicích na Hané. V Rakousku již ověřenou vakcínu proti prvním dvěma druhům borelií mají, ale není jisté, zda bude účinkovat i na třetí. Dosud se pro testování kandidátních vakcín v laboratoři používala přirozeně infikovaná klíšťata z přírody, ale u méně hojné B. garinii je třeba nakazit klíště uměle v laboratoři, aby byly výsledky takových testů prokazatelné. Tady se otevírá prostor i pro nás - chtěli bychom totiž klíště touto jedinou konkrétní spirochetou infikovat. Náš kolega se ve Švýcarsku naučil teprve nedávno vyvinutou metodu umělého sání klíšťat přes zvláštní membránu. Pomocí rozpouštědla získá z kravských chlupů lipidový extrakt, tím membránu potře - a teprve do této lahůdky jsou náročná klíšťata ochotna se přisát, a tak můžeme začít ověřovat, zda vakcína chrání i před touto třetí borelií. Práce je tedy ještě spousta a čekají nás ještě mnohá dobrodružství.

Klíšťata a choroby

Ve světě je popsáno více než 860 druhů klíšťat. Ve střední Evropě se vyskytuje na dvacet druhů. V našich krajích klíšťata přenášejí dvě závažná infekční onemocnění člověka: klíšťovou encefalitidu (původcem je virus) a lymskou boreliózu (původcem jsou spirochety známé jako borelie). Klíšťovou encefalitidou se však může člověk nakazit i bez přímého styku s klíštětem, například z nepřevařeného mléka kozy či ovce, které napadlo infikované klíště . Vědci nyní začínají blíže zkoumat i další chorobu, kterou přenášejí klíšťata. Anaplazmóza (neboli lidská ehrlichióza) má u lidí většinou příznaky jako slabá chřipka, vyjímečně má i vážný průběh.

Libor Grubhoffer

Děkan Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích prof. RNDr. Libor Grubhoffer, CSc., (*1957) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK v Praze. V Parazitologickém ústavu BC AV ČR, v. v. i., se zabývá biochemií a molekulární biologií vektorů a jimi přenášených patogenů. Na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích přednáší biochemii a virologii.