Vlevo spermie vypěstované z kmenových buněk, vpravo vajíčka vypěstovaná z kmenových buněk. Kredit: Saitou, ICEMS.

Hodně popularizačních článků komentuje nové objevy přívlastkem převratný a průlomový. Které z nich takovými ale opravdu jsou, tak na tom se neshodnou ani odborníci. I na naší volbě takového milníku ve vývoji technik lidského rozmnožování se nejspíš všichni neshodneme, nicméně i tak si nová publikace, pod níž je podepsán Mitinori Saitou, zaslouží pozornost.

Saitou je uveden až na posledním místě, ale právě on byl vedoucím kolektivu a má největší zásluhy na tom, co se japonskému týmu nyní podařilo. Pro zajímavost, před časem to byl také tým  Kjótské univerzity, který pod jeho vedením přišel s prohlášením: „Podařilo se nám vypěstovat spermie z kmenových buněk“.

S ročním předstihem totéž prohlásili vědci z Newcastle University, ale na jejich objevu moc slávy neulpělo. Ukázalo se, že mají v publikaci spoustu nesrovnalostí a části textu jsou plagiátem. Článek byl stažen, anglická bublina splaskla a Evropě po ní zbylo hodně ostudy.
O japonském úspěchu pěstování spermií media ani tehdy moc nereferovala. Nejspíš z obav po blamáži s halasně proklamovanými „anglickými umělými spermiemi“.  A pokud se někde něco o Saitouově úspěchu přece jen objevilo, tak jen že rozmnožování bez sexu umělými spermiemi se stalo realitou a pak už se text článku stáčel na to, které páry jsou považovány za neplodné a že z lékařského hlediska jde o případy, kdy se po nechráněném styku nedaří zplodit potomka po dobu jednoho roku. Že takových je zhruba 15 % a že u poloviny z nich jsou na vině neplodní muži. To ale s tím, co se tehdy Japoncům podařilo, moc společného nemá.

Saitouovy myši. Z vajíček vypěstovaných ze somatických (tělních) buněk se myším maminkám rodí zdravá myšata. Jsou plodná a rodí další zdravé potomstvo. Kredit: Katsuhiko Hayashi.

Úhybný novinářský manévr pochopíme ve chvíli, kdy nahlédneme  do originálu  článku. Praví se v něm, že z buněk ESCs a následně indukovaných iPSC se přes stadium epiblastům podobných  EpiLCs, ale odlišných od EpiSCs, podařilo vytvořit primordiálním pohlavním buňkám podobající se PGCLCs, přičemž vývoj EpiLC z ESCs/iPSCs je progresivní proces...

Lidské indukované kmenové buňky (označeny černými šipkami) v umělém vaječníku, v němž myší buňky těm lidským hrají roli školitelek k jejich přeměně na buňky pohlavní (vajíčka). Školitelky jsou ty tmavší, jedna je označena trojúhelníčkem. Kredit: Chika Yamashiro, Kyoto University.

Představu, o jaké spermie tehdy vlastně šlo, získáme, jakmile se seznámíme s tím, co Saitou se svým týmem myškám prováděli. Vyjmuli buňky z časného embrya a nechali je růst v kultivačním mediu. Vyměňovali výživný roztok a ubrali buňkám kyslíku. Postupně přidávali peptidy a proteiny, po nichž se mladé, nevyvinuté (nediferencované) a všeho schopné buňky (pluripotentní) měnily ve specializovanější. Kdyby neplavaly v plastikové vaničce, tak by se z nich ve vyvíjejícím se embryu tvořil ektoderm (vnější zárodečný list při formování gastruly). Další dávkou proteinových lektvarů Japonci své pěstované buňky postrčili do stadia podobného primordiálním zárodečným buňkám.

Vypiplali tedy jen jakési prapohlavní buňky, které by se za normální situace nacházely v blastocystě v lokalitě, kde se později vyvíjejí varlata. Stále ale šlo o buňky raného embryonálního vývoje (následné stádium po morule). U člověka by šlo o buňky z doby řádově několika dnů po početí.

Gayové jsou krůček od použití svých buněk k produkci „ženských“ vajíček schopných oplození spermií svého partnera. Na obrázku je homosexuál Eduard II.  anglický panovník, s jehož jménem je spojeno založení univerzit v Oxfordu a Cambridge. (Zdroj: Wikipedia)

Nešlo tedy o umělé spermie v pravém slova smyslu, ale o obyčejné buňky pocházející z normálního a zdravého myšího embrya. Jen se okolo nich v laboratoři řadu dnů dělaly tanečky, aby jim nic nechybělo a pak se injekčně vpravovaly tam, kam patří a kde by za normálních okolností měly být. Do varlat neplodným myšáků, kteří by vlastní spermie ve varlatech neměli. Léčení myšáci ve finále tedy nemají vlastní (biologické potomky), tvoří jim je buňky dárce. Nicméně i to se tehdy mezi biology považovalo za „průlom“.

Mitinori Saitou, dnes již profesor na University of Koyto, vedoucí kolektivu, jemuž se podařilo z lidských somatických buněk vychovat oogonie. Kredit: Kyoto University.

O rok později Saitouův tým ještě přitvrdil. V časopisu Nature popsal, jak lze v laboratoři z kmenových buněk vypěstovat myší vajíčka schopná dát myší mamince kupu zdravých ratolestí.

Třetím, nynějším příspěvkem Saitouova týmu, který si asi nejvíc zaslouží být označen za průlomový, je ohlášení vytvoření lidské oogonie. Přeloženo do lidštiny: Obyčejné lidské buňky se jim podařilo přetvořit v neobyčejné. Takové, jaké mají jen ženy ve svém vaječníku a jež dávají vznik vajíčkům schopných oplození. A ještě jinak řečeno: Mimo lidský organismus „vyrobili“ to, čím maminky přispívají ke vzniku nové lidské bytosti. Nejspíš se právě ocitáme na prahu hodně velkých změn v přístupu k léčbě neplodnosti.

Na právě oznámenou novinku z oblasti reprodukční biologie se lze dívat z pohledu, co všechno nabízí gayům a lesbičkám (jak jsme i my, kvůli čtenosti, uvedli v úvodu tohoto článku), ale rozumnější je si za tím představit nové možnosti a naděj párů, které z nějakého důvodu nemohou mít děti, ačkoliv jsou oba zdraví.

Výhodou nové metody je, že tentokrát se netřeba obracet na dárkyně vajíček.  Stejně dobře poslouží vlastní, nebo i partnerovy buňky. Na pohlaví v tomto případě totiž nezáleží. S podrobnostmi se lze seznámit v článku uveřejněném v nejnovějším čísle časopisu Science, kde jsou detailně popsány výsledky studie, na níž se podílelo třináct autorů ze sedmi různých japonských univerzit a výzkumných ústavů.

Pravdou je, že výzkumníci tentokrát při svých pokusech nešli tak úplně do neznáma a že navazovali na poznatky získané na myším modelu. U hlodavců se jim již dříve podařilo z takzvaných kmenových buněk připravit vajíčka schopná oplození a ty pak myšími spermiemi zdárně oplodnit. Na lidském „materiálu“, etickým komisím navzdory, se k něčemu podobnému snažila dospět celá řada světových laboratoří. Zatím bezúspěšně. Až Japoncům se teď  biologické bariéry podařilo překonat.

Shinya Yamanaka, školitel Saitoua, průkopník na poli regenerativní medicíny a proměny kožních buněk v univerzální „surovinu pro výrobu“ indukovaných pluripotentních buněk využitelných k náhradě poškozených tkání. Kredit: ICEMS.

Jak už tomu po bitvách bývá, generálů je hodně a z řad konkurence se ozývá, že vlastně o nic mimořádného nejde. Mají pravdu, principiálně je vše jednoduché – stačí aplikovat osvědčený postup přeměny krevních buněk na pluripotentní kmenové buňky. Je k tomu ale potřebná jedna maličkost - mít nápad, jak zajistit několikaměsíční ideální kultivační prostředí, v němž se kmenovým buňkám bude dostávat neustálých podnětů, které po celou tu dobu budou lidské buňky patřičně motivovat k přeměně v požadovaný specializovaný buněčný typ. Japoncům se to podařilo „umělým vaječníkem“.  Tak nazvali techniku, při níž lidské buňky smísily s myšími živými buňkami. Fígl je v tom, že ty si opatřili chirurgickým zákrokem na myších embryích a že je odebírali z oblasti, v níž by se  myškám časem začnou vytvářet pohlavní orgány a pohlavní buňky.

Jun Takahashi, další z japonských „velikánů“ v oboru indukovaných kmenových buněk. Psali jsme o něm v souvislosti s nadějnou léčbou Parkinsonovy choroby. Ta se již dostala do fáze klinických testů. Podrobnosti zde. Kredit: Kyoto University.

Blízký kontakt lidských buněk s myšími buňkami budoucího vaječníku je pro naše lidské buňky natolik inspirující, že se lidské kmenové buňky během asi čtyř měsíců postupně mění (probíhají na nich epigenetické změny, jakými jsou metylace částí genomu) a postupně buňky procházejí všemi stádii, jak je známe u klasické přeměny v pohlavní buňku - vajíčko.

Japoncům se podařilo dosáhnout toho, že se lidské buňky v prostředí umělého vaječníku zdárně transformují do prekurzorů lidských vajíček - oogonie. Ty jsou jen nepatrný krůček od okamžiku, kdy se mění na zralá vajíčka, která se  za normálních okolností vydávají na cestu vejcovodem, doufajíc, že cestou narazí na svého prince s ocáskem.

Něco důležitého jsme ale přece jen ještě zapomněli zmínit. A sice, že už dlouho převážná část objevů na poli reprodukční biologie je Made in Japan. Nebo z laboratoří v USA, v nichž pracují Japonci. Tento obtížně uchopitelný fenomén se v branži buněčných kultivátorů stal pojmem. Nikdo přesně neví, v čem spočívá, ale dostalo se mu označení: „zlaté japonské ručičky“.

Závěr

Když před časem vědci popsali, jak se dají spermie vypěstovat z buněk lidské kůže, jistě netušili, že se poznatek stane vodou na mlýn radikálních feministek. Na jejich slovní výpady, že nás ke svému obveselení ani k zachování lidstva už nepotřebují, jsme mohli tak akorát mlčet.

Teď nám vědci svým objevem nahrávají na smeč, neboť my, muži, si vajíčka můžeme „vyrobit“ z našich mužských buněk. Další diskuse tak můžeme utnout zmínkou, že až dojde na teraformaci, tak nám bude stačit, když si místo žen s sebou vezmeme myši.  Ještě předtím ale nový poznatek zcela jistě stihne výrazně změnit reprodukční medicínu, neboť kultivace vajíček má šanci učinit samičí pohlavní buňky stejně dostupné, jako spermie. A hlavně, nebude k nim třeba dárkyň.

I když se dostupnost pohlavních buněk posouvá o velký kus vpřed, je dobré mít stále na paměti, že taková léčba jisté riziko obnáší. V obou případech, jak u přeměny somatických (běžných tělních) buněk ve spermie, tak i ve vajíčka, jde o použití buněk, které již byly takzvaně diferencované. To znamená, že se specializovaly a měly v plánu nějakou jinou kariéru než sex. Proto spoustu klíčků od šuplíků s genetickým vybavením, v domnění, že už ho nebudou nikdy potřebovat, zahodily. Tím jak je nyní nutíme vracet se z přirozeného chodu věcí v jejich vývoji o několik stádií zpět, to aby byly znovu schopny dát vznik specializovaným pohlavním buňkám, stává se, že začnou mít zvrhlé choutky a někdy se rozbují v rakovinu. Vědci toho mají v tomto směru ještě hodně co vylepšovat. Tak doufejme, že to všechno stihnou, neboť  čas se krátí. S naší mužskou plodností to jde vyloženě z kopce. Ba co víc, jak tvrdí Australanka Jennifer Gravesová, máme ho stále kratší a kratší a časem o něj přijdeme zcela (na mysli má Y chromozom).
V obou případech to je s naší potřebností (myšleno jako samčího „druhu“) stále nahnutější. Nejhorší na tom všem asi je, že spolu s tím u protistrany ochabuje ochota uspokojovat naše přirozené potřeby. Ještě že funguje genetika, která v ženách zakódovala pud vlastnit i nepotřebné věci. Stále tak budou chtít mít doma něco intelektuálního, co umí vyměnit žárovku a co každý měsíc na tu spoustu nepotřebností přinese výplatu.

Literatura

Chika Yamashiro, et al.:Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro, Science  20 Sep 2018. DOI: 10.1126/science.aat1674

Hayashi K1, et al: „Reconstitution of the mouse germ cell specification pathway in culture by pluripotent stem cells“. Cell. 2011 Aug 19;146(4):519-32. doi: 10.1016/j.cell.2011.06.052. Epub 2011 Aug 4.

Mouse eggs from stem cells, Nature , 490, 146, 2012