23 Bře QUO VADIS, HOLŠTÝNE, ANEB KLÍČOVOU DÍRKOU DO BUDOUCNOSTI
Genetický pokrok v nás, z principu věci, nepřestává budit zvědavost, co bude zítra a pozítří. Predikovat budoucnost, navíc u natolik progresívního plemene, jako je Holštýn, je velmi ošemetné. Vždyť i) priority trhu (a požadavky chovatelů na zvířata) se nepředvídatelně mění, ii) možnosti a potřeby udává trh mnohem dynamičtěji, než šlechtění dokáže reagovat, iii) nástrojem šlechtění jsou biotechnologie (in vitro oplození, genomika, velogenomika), které umí vždy překvapit vynalézavostí a skutečné tempo šlechtění je tak v jejich moci. Abychom mohli pohlédnout do budoucnosti a lépe odhadli trajektorii celého šlechtění, vyplatí se udělat malé ohlédnutí v čase zpět.
Rok 2018 byl k bilanci velmi nakloněn – uběhlo totiž 40 let od narození prvního dítěte po IVF (in vitro fertilizace). Jakkoliv se může zdát, že to se šlechtěním holštýnského skotu nesouvisí, opak je pravdou – zavedení IVF v humánní reprodukci bylo velmi přesvědčivé pro zavedení i v chovu skotu a využít jej pro šlechtění. Ruku v ruce s IVF přišel embryotransfer (ET) a ovum pick-up (OPU). To je už opravdová historie; na rozdíl od nového pojetí OPU-IVF-ET, kdy zažilo renesanci díky sexovanému spermatu a genomice. Model, dobře fungující v USA a některých zemích Evropy, se osvědčil a mnoho plemenných býků je jeho produktem – viz genomická selekce jalovic a krav, intenzivní využití oocytů díky OPU, IVF s použitím sexovaných dávek těch nejlepších býků, a nakonec ET. Už dnes ale dokážeme (nejvyspělejší země) přečíst genom embrya a selektovat na jeho úrovni, tedy transferovat embrya „přečtená“ a vybraná. Ekonomické důvody nám však zatím nedovolují zavést tyto postupy do rutinní praxe. Velký příslib přinesla editace genomu (vzpomeňme na bezrohého Holštýna), ta však zatím naráží na legislativní rámec, který bude vždy spíše proti (především v EU), než aby genové úpravy podporoval (proto jí v naších futuristických vizích upozadíme).
Stálicí ve šlechtění zůstává selekce podle genetické výbavy rodičů. Jedná se o takovou samozřejmost, že ji vnímáme už spíše podprahově a ani nás nenapadá přemýšlet o ní kriticky. Vždyť už dávno jsme se v rovnici F (fenotyp) = G (genotyp) + E (vliv prostředí) spokojili také s niternou konstantou (g x e) interakce genotypu s prostředím. Současné poznání ale staví toto dogma vzhůru nohama (anebo naopak na nohy, chcete-li) – nejedná se o konstantu (interakce je nestálá a, co víc, můžeme jí měnit i my!) a už vůbec není niterná (tato představa pochází z dob, kdy jsme o skutečném významu neměli ani páru). Pojďme dát této „šedé eminenci“ jméno: EPIGENETIKA. Tedy cosi, co stojí nad genetickou výbavou a skutečně rozhoduje o její manifestaci. Jinými slovy – přítomnost výhodné alely genu ještě neznamená, že se u jedince vlastnost projeví. Příklad? Selekce na alelu pro κ-kasein nám nezaručí jeho dostatečnou syntézu, což se projeví kvalitativně (není právě κ-kasein) i kvalitativně (méně bílkovin v mléce). Kde je molekulární příčina? Vše záleží na molekulárních značkách DNA a histonů (zejména přítomnost metylových skupin, metylace), které geny stimulují k expresi anebo ji naopak utichají. Sama genomika je na tyto molekulární pidiznačky krátká a nepřečte je ani zdaleka s takovou lehkostí a elegancí, jako čte genový zápis sekvence nukleotidů.
Čekáme-li tedy, že se budoucnost bude odvíjet od současného nejpokrokovějšího poznání, nelze pominout epigenetiku, coby nástroj moderního šlechtění. Velkou slabinou však zatím zůstává neschopnost přečíst celý „epigenom“, na rozdíl od vcelku robustního čtení genomu (viz genomika). Současné a dosud poněkud subtilní molekulárně-biologické metody nám dávají jen nakouknout pod pokličku epigenomu, než že bychom jej přečetli celý. Protože ale soubor epigenetických značek rozhoduje o manifestaci genomu (tj. o transkripci, přepisu do mRNA), lze na ně nepřímo poukázat čtením transkriptomu (tak už se dokonce děje a spadeno máme zejména na tkáň mléčné žlázy). Pro další generace skotu má ale klíčovou úlohu i reprodukce a pohlavní buňky. Tam ale příliš nefunguje čtení transkriptomu a musíme se spolehnout na vrtkavější metody čtení epigenetických značek.
Přestože si lze zatím jen těžko představit úplnou charakterizaci gamet vybraného jedince, dosavadní poznání je velmi slibné, jakkoliv se zdá, že jen konstatují skutečnost, na kterou jsme přišli empiricky už dávno: postaráme-li se precizně o březí jalovice a krávy, zaděláváme na lepší další generace – to už víme! Nešidit jalovice při odchovu, vrátí se nám to na jejich reprodukci – žádná novina! Nekrmit jalovice málo ani moc – vrátí se nám to ve vyšší užitkovosti! V čem tedy spočívá výhoda nejnovějších poznatků? Jsou to důsledky, které dokážeme odhadnout a nebýt jimi překvapení. Nejsilnějším nástrojem epigenetiky totiž zůstává tzv. transgenerační dědičnost, kterou si můžeme napáchat ve stádu veliké škody. Stačí, abychom ošidili jednu generaci březích jalovic a podrazili tím reprodukci dokonce až jejich vnučkám… To proto, že krmením takových jalovic ovlivňujeme hned tři generace naráz – matku, plod a gamety vyvíjejícího se plodu. Projev tohoto fenoménu může nevědomému připomenout lamarckistickou utopii o dědičnosti získaných vlastností; se znalostí věci ale víme, že je to epigenetika.
Už částečně víme, jak epigenetiku nenahněvat. Jak ale epigenetiku osedlat v náš prospěch? V chovatelsky nejrozvinutějších zemích USA se zatím testují dva přístupy „epigenetického managementu“, a to sice prostřednictvím výživy a (nebo) frekvence dojení. Zdá se, že první z přístupů cílí zejména na reprodukci a její kapacitu v podobě počtu folikulů na ováriu; s tím úzce souvisí také schopnost zabřezávání. A ejhle – první vlaštovka, jak lze reprodukci (vlastnost s nízkou heritabilitou) pozitivně ovlivnit prostřednictvím epigenetiky – resp. výživy (přesněji se jedná o speciální a precizně popsaný režim krmení, specifický rovněž obsahem látek známých jako donory metylových skupin pro DNA a histony). Velký příslib představuje modulace epigenomu plemenných býků, s vyhlídkou „správně nakrmit“ a tak přenést pozitivní efekt (vyšší dojivost, lepší složky, lepší konverze, zdravotní stav) inseminační dávkou na širokou populaci jejich dcer.
Nelze přehlédnout, že s pohledem do budoucnosti rozhodně nepřichází o své privilegium výživa. V současnosti se uchytil pojem NUTRIGENOMIKA – tedy možnosti příznivě ovlivnit genovou expresi pomocí výživy. Od epigenetiky jí nelze úplně oddělit a je zřejmé, že oba fenomény budou u kormidla „nejbližších dějin v budocnosti“: epigenetika coby vývoj genetiky a nutrigenomika jako pokrok managementu výživy. Tyto průlomy znamenají pro chovatele naději pro příznivé ovlivnění reprodukčních vlastností (nízce dědivé), kde lze očekávat silnější vliv epigenetiky.
Od rutinního použití nás dělí úplné pochopení epigenetických značek a technická schopnost epigenom dobře a levně přečíst. Při současném tempu vědeckého a chovatelského pokroku to ale může být dříve, než by jeden epigenetice začal plně věřit.
Honza Nevoral, MTS