V červenci roku 1996 spatřila světlo světa Dolly. Na první pohled vcelku obyčejná ovce, avšak s neobyčejným původem. Přišla na svět klonováním metodou přenosu jader somatických buněk pod rukama Iana Wilmuta a Keitha Campbella ve skotském Roslin Institute. Jediná ovečka během pár týdnů otočila kormidlem dějin.
Na začátku byl vlastně omyl: Campbell s Wilmutem používali klonování přenosem jader somatických buněk (SCNT – somatic cell nuclear transfer; viz box 1 níže) pro studium pluripotence buněk, tj. jejich „kmenovosti“. Zatímco embryonální a progenitorové buňky jsou téměř nediferencované a měly by zvládnout reprogramaci ve vajíčku hravě, terminálně diferencované buňky takovou schopnost postrádají. Tak alespoň postulovali skotští vědci v Edinburghu, a pro ověření hypotézy použili buňku embryonální, fetální fibroblast a nakonec epitelovou buňku mléčné žlázy. V tomto pořadí vědci předpokládali sestupnou schopnost dediferenciace a epitelovou buňku použili vlastně jako negativní kontrolu. Proto velmi zaskočilo, že i po přenosu jádra takto diferencované buňky do vajíčka došlo k reprogramaci jádra, začalo se vyvíjet embryo, vytvořilo přenosu schopnou blastocystu, ze které se po dalších 150 dnech narodila Dolly. Překvapující výsledek spustil vědeckou horečku nad hledáním tajemství kmenovosti buněk – vždyť Dolly byla žijícím důkazem, že svůj potenciál pluripotence (tj. „kmenovosti“) v sobě má každá buňka našeho těla.
| Pro začátek je třeba definovat klon: jedinec se stejnou genetickou informací jako jeho předloha. Klonem může být rostlina množená řízkováním, kvasnice množící se pučením, monozygotické dvojče anebo ovce vzniklá přenosem jádra somatické buňky. Mimo této somatické buňky je ovšem zapotřebí vajíčka – jeho cytoplasma dokáže dediferencovat terminálně diferencovanou buňku – fyziologicky se tak děje se spermií. Výsledkem je totipotentní jednobuněčná zygota a následně vícebuněčné pluripotentní embryo. Pro reprogramaci somatické buňky by se nám tedy hodila cytoplasma vajíčka, kterou lze získat tzv. enukleací, tj. odstraněním genetické informace vajíčka. Rekonstrukci vajíčka a tvorbu totipotentní zygoty tak vytvoříme po zavedení jádra libovolné somatické buňky, ať už injekcí anebo elektroporací. Dlužno podotknout, že v případě přenosu jader somatických buněk se o 100% klon nejedná. Součástí cytoplasmy vajíčka jsou mitochondrie a ty nesou svojí vlastní mitochondriální DNA. Když uvážíme množství mitochondrií ve vajíčku (cca 100 tis.), jedná se o nezanedbatelné množství genetické informace (přibližně srovnatelné s hapliodním genome vajíčka), které nepochází ze somatické buňky předlohy ale z vajíčka dárkyně. | S klonováním jsou od počátků problémy, technické, biologické, etické. Zatímco technické rezervy řeší pokrok instrumentária (mikromanipulátory, injektory, elektroporátory), s biologií je to horší. Tam se totiž neobejdeme bez znalostí, které mnohdy ještě čekají na svého objevitele. A tak se potýkáme s obecně velmi nízkou úspěšností transferu embryí a pregnance, syndromem velkých mláďat (Large offspring syndrome), apod. Na vině je dozajista dokonale vyladěná epigenetická regulace genové exprese během embryonálního vývoje, vedoucí mimo jiné k fyziologickému utichání genů v závislosti na původu (od maminky versus od tatínka) – genový imprinting. V genetické informaci somatické buňky vpravené do dediferenciační „lázně“ ooplasmy dojde k masivní reprogramaci a po imprintingu není ani vidu ani slechu, což se nemůže obejít bez následků. Jiným problémem je vhodnost vajíčka pro přenos jádra somatické buňky. Druhová kompatibilita není příliš tolerantní k ústupkům, což distancuje možnosti pro klonování dinosaurů. Pro mamuta se nabízí vajíčka slona afrického či indického, ale kde je vzít v dostatečném počtu? Ušlechtilejší jsou snahy o záchranu druhů na pokraji vyhynutí, již dlouho se zoologové a vědci snaží o naklonování nosorožce bílého severního. V případě člověka se považuje veškeré klonování, ať už reprodukční anebo terapeutické, za neetické, kterak člověk jako bytost je proti tomuto ochráněna Úmluvou o lidských právech a biomedicíně (tzv. Oviedská deklarace). Snad byl vznik Úmluvy v roce 2001 výsledkem množících se snah a proklamací o naklonování člověka. V současné době však žijeme s vědomím, že lidský klon vzniklý přenosem jádra somatické buňky na planetě Zemi nevznikl. |
Na druhou stranu, jak to u vědeckých revolucí bývá, strhla Dolly také lavinu konspirací, obav a etických otazníků. Vědci tak rozháněli fantazijní představy, které prorokovaly naklonování Hitlera a dalších loupežníků. Je to hezká ukázka, jak moc lidé na sklonku milénia věřili genomu jako jakési knize osudu. Dnes víme, že pouhý zápis genetické informace nic neznamená bez regulace genové exprese, epigenetiky, interakce s vnějším prostředím. Zkrátka, slovy klasika: „možná, že by to byl úplně jiný Adolf, a možná, že by to ani Adolf nebyl…“
O něco blíže pravdě byl Spilbergův trhák Jurský park, který pracoval s myšlenkou druhohorních dinosaurů konzervované v čase a v současnosti použité pro klonování. K tomu mají nejblíže ambiciózní plány klonovat mamuta, ale zatím se takového „úspěchu“ bát nemusíme (viz box 2 níže). Na druhou stranu, klonování skotu bylo a je proveditelné, i přes technické a biologické nesnáze se narodilo dosti skotích klonů. Ale hitem se klonování u skotu určitě nestalo – klonováním, tj. vytvářením identické kopie, se šlechtitel připraví o tzv. genetický zisk; ten pramení z faktu, že potomci jsou vždy lepší (rozuměj výkonnější v produkci masa, mléka) než rodiče.
Abychom se jen nevysmívali, v čem tedy rok 1996 a narození Dolly bylo tak výjimečným, že pohnul světem? Přestože klonování přenosem jader nebylo horkou novinkou, převratné bylo zjištění, že terminálně diferencovaná buňka má potenciál dediferenciace, tj. stát se zase buňkou kmenovou. Je to jako vrátit se v čase, protože dosavadní předpoklady tvrdily jednosměrný proces buněčné diferenciace. Na vajíčko, které je toho schopno, najednou bylo nahlíženo jako na Kámen mudrců, dík kterému vytvoříme ze švestek (somatické buňky) zlato (kmenové buňky). Na svět tak přišel nástroj terapeutického klonování: ‚vezmi jakoukoliv buňku svého těla, vlož jí do vajíčka dárkyně, vytvoř si svůj vlastní klon (geneticky a imunitně bezproblémový) a nech ho vyvíjet do stádia 5.-ti denní blastocysty in vitro; z ní izoluj embryonální kmenové buňky a ty použij tam, kde potřebuješ zjednat nápravu – Parkinsonova choroba? Roztroušená skleróza? Cirhóza jater? Žádný problém!‘
Pravda, nezní to zcela nekonfliktně, a tak není divu, že terapeutické klonování přineslo etické zádrhele mnohem současnější než naklonovaný diktátor. A opět jsme překvapili sami sebe a postavili se před otázku, zda „můžeme vše, co dokážeme“. Vytvořit embryo a potenciální bytost pro účel terapie někoho jiného je nepřípustné a dalo prakticky stopku tomuto odvětví regenerační medicíny. Nicméně, zástupy vědců pokračovaly v hledání dalších způsobů reprogramace somatických buněk v buňky kmenové - pluripotentní, sice cestou bez vajíčka a embryí.
Rozsáhlé studium kmenových buněk se zúžilo na hrstku proteinů, které dnes známe pod lapidárním označením „Yamanakovy faktory“. Pokud indukujeme expresi těchto transkripčních faktorů v diferencované somatické buňce, ejhle, dostaneme indukovanou pluripotentní buňku (iPSC – induced pluripotent stem cell)! Ani to není bez ztráty kytičky, protože se jedná o genovou manipulaci, ale je to notný skok v poznání a další cestě k získávání kmenových buněk.
Za 25 bouřlivých let v oblasti genového inženýrství jsme se trochu uklidnili, vystřízlivěli a dospěli dalších epochálních poznatků. Za posledních 25 let vzniklo klonováním přenosem jader somatických buněk nepřeberné množství geneticky modifikovaných organizmů, od laboratorních obojživelníků a hlodavců až po hospodářská zvířata.
Je zjevné, že ovce Dolly sehrála podstatnou roli v rozmachu bioinženýrství a genových manipulací. I ona však byla součástí kontinua trvalé a neutuchající vědecké práce, nikoliv dílem z leknutí. Snad i proto byl v roce 2012 dekorován Nobelovou cenou John B. Gurdon za práci, kterou odvedl už v 60. letech, tj. klonování žab drápatek. Nepochybně na výsledcích Gurdona stavěli své hypotézy také Campbell a Wilmut. Stejně jako na tyto dva navázal druhý nobelista z roku 2012, Shinya Yamanaka, se svými poznatky o klíčových faktorech pluripotence o 20 let později. A my se můžeme těšit, co přinese další čtvrtstoletí éry „po Dolly“. Příjemné je uvědomění, že motorem dalšího poznání a vývoje je medicína a nikoliv honba za senzací.
Video: Komentář editora časopisu Reproduction
Video: The Story of Dolly the Cloned Sheep | Retro Report
Literatura
Původní práce Wilmut et al. https://www.nature.com/articles/385810a0
Speciální číslo stavovského časopisu Reproduction: Reproduction Volume 162 Issue 1 (2021) (bioscientifica.com)
Diskuze:
