Cara Bealová, profesorka na CRI specialistka na výživu a zdraví rostlin: „Moč je dokonalé tekuté zlato“. Kredit: Griffith University, Nathan, Australie.

Že máme v moči kromě zplodin látkové výměny také erytrocyty, lymfocyty a makrofágy, je věc známá poměrně dlouhou dobu. Většinou to pro nás není dobrá zpráva, protože když jich je víc, signalizují zánět, anebo i horší nemoc. Jak se ale ukazuje, tak máme v moči, podobně jako třeba v plodové vodě, dokonce i buňky, kterým se říká kmenové. Není jich tolik, jako třeba v krvi a kostní dřeni, ale jsou tam. V medicíně jsou předmětem velkého zájmu.

Kmenovými buňkami se začínají vylepšovat srdce postižená infarktem, pošramocené míchy, mozky postižené Alzheimerem, obnovují krvetvorbu u pacientů s leukémiemi a rakovinami léčenými ozařováním,... S rozšiřujícím se spektrem využití kmenových buněk to na jejich „trhu“ začíná připomínat situaci s plynem. Vědci si proto položili otázku, zda by se jako zdroj nedostatkových buněk nemohla využít moč. Jenže to, že se někde něco vyskytuje, ještě nic neznamená. Zbývalo zjistit, jaký typ kmenových buněk to je , neboť jich existuje celá řada a ne všechny jsou ke všemu vhodné.

Jsou v moči buňky ve stavu využitelném?

V jakém stavu se buňka vynachází lze odhadovat podle celé řady parametrů. V tomto případě volili vědci telomerázu. To je enzym, o němž se dá dočíst, že je reverzní transkriptázou se schopností prodlužovat konce chromozomů. Laicky řečeno, aktivita enzymu svědčí o schopnosti sebeobnovy, což se popisuje i jako udržitelnost opakovaného množení buněk. Někdy je ale schopnost sebeobnovy zvrhlá – to když se buňka změní v rakovinovou. Taková se potom také množí, ale je to množení nezdravé a nekontrolované. Rozdíl se naštěstí dá určit pomocí proteinových značek, které na svém povrchu buňka vystavuje. Odborně se tomu říká exprese markerů. Jejich prezentaci na povrchu buňky je také dobré sledovat. Vypovídají o tom, které z genů v jádru buňky jsou zapnuty, respektive, které jsou v buňce poškozeny a již nefungují, což rovněž vypovídá o dalším jejím osudu.

Kmenové buňky jsou buňky oplývající schopností se dělit a přeměny v jiný typ buněk. Jejich přítomnost v těle umožňuje opravit poškozené části těla tvořené specializovanými buňkami, které se dělit nemohou. Kredit:  National Science Foundation, volné dílo.

Ještě něco je potřeba dodat. Povrchové značky na buněčné membráně jsou jak známkou zdraví buňky, tak i probíhající specializace. Přeloženo do lidštiny - jakých funkcí se její potomstvo může ujmout. Sledování markerů u množících se buněk v různých kultivačních mediích daly výzkumníkům zprávu o genech, které jsou buňky z moče u sebe schopny zapnout. A tím i dát odpověď na otázku, k jakým léčbám by se tudíž měly dát využít.

Kmenových buněk je celá řada typů. Některým se říká totipotentní (ty jsou schopné se přeměnit na jakýkoliv jiný typ buněk, včetně pokračování sebe sama) – odtud také předpona „toti“ signalizující - bez omezení. Takové buňky najdeme po prvním dělení v zygotě (po splynutí vajíčka a spermie).

Dalším typem kmenových buněk jsou buňky pluripotentní. Ty jsou potomky totipotentních buněk a mohou produkovat jakékoliv jiné buňky kromě buněk totipotentních. To znamená, že u nich musí docházet k diferenciaci. Sice mohou dát vznik všem druhům tkání, ale už ne „samy sobě“. Pak je tu další typ kmenových buněk zvaných multipotentních. Ty už se nedokážou převtělit do všech typů tkání, ale jen do buněk určitých typů. Například krevních buněk (všech typů bílých krvinek, ale už ne třeba v buňky svalů). Dalším typem buněk jsou buňky zvané progenitorové. Někdy se jim říká také unipotentní, což lépe vyjadřuje jejich povahu. Ty mají ještě užší výběr v co všechno se mohou přeměnit. Slovo „uni“ značí, že už mohou dát vznik jen jedněm buňkám, třeba svalovým, ale už ne krvinkám nebo neuronům,…

O jaké kmenové buňky se tedy v moči jedná?

Yuanyuan Zhang, vedoucí výzkumné skupiny: „Kmenové buňky získané z lidské moči lze snadno izolovat. Oproti kmenovým buňkám z jiných zdrojů, jako jsou kostní dřeň nebo tuková tkáň, není k jejich získání potřebný chirurgický zákrok. Kredit: Wake Forest University (WFIRM).

Tak to na začátku netušili ani výzkumníci a právě to se svými pokusy snažili odhalit. Do parády si vzali více než sto vzorků buněk z moče od deseti mužů ve věku 25–57 let. Prověřením aktivity enzymu telomeráza zjistili, že u buněk získaných od dárců mladších čtyřiceti let, tři čtvrtiny klonů buněk mělo aktivitu vysokou. Ty se také ukázaly být využitelnými. U klonů buněk z moče padesáti a víceletých, to byla jen polovina. Ale ani to se nezdá být tak špatné. Důležité na tom totiž je, že v obou případech buňky v pokusech „in vivo“ vykazovaly po dělení normální chromozomální stav. Jinak řečeno, nesignalizovaly žádnou onkologickou transformaci. Polopaticky - po jejich přenesení do těla vznik rakoviny nehrozí.

Jak bohatým zdrojem buněk je moč?

I na to studie dala odpověď. Popravdě to ale není dobře položená otázka, neboť z každého odebraného vzorku moče se nějaká vhodná buňka získat dá. A z jediné takové buňky (protože jde o kmenovou buňku) lze kultivací v mediu snadno generovat mikrokolonie a z těch pak lze během čtyř týdnů namnožit klonální populace s přibližně 6,4 × 10⁷ buňkami.

Anthony Atala, chirurg, bioinženýr, profesor urologie: „... používat pacientovy vlastní kmenové buňky k léčbě je výhodné, protože nevyvolávají nežádoucí imunitní reakce". Kredit: Wake Forest University (WFIRM).

Pro lepší představu: Z moče vyčůraného během jednoho dne je za tři týdny k dispozici okolo 140 klonů s více než 1 × 10⁸ buněk. A to je víc, než se k většině terapií používá.

Další z dobrých zpráv je, že z moče získané kmenové buňky jsou spíše multipotentní než pluripotentní. V pokusech se je dalo transformovat jak v buňky epitelu, tak buňky hladkého svalstva i kostní tkáně. Tudíž by měly být využitelné i k léčbě těchto tkání (a možná i dalších).

Závěr

Kmenové buňky z lidské moči už mají své jméno. Budeme se s nimi setkávat pod zkratkou „USC“ (z anglického urine-derived stem cells). Zatím vše nasvědčuje tomu, že moč je vhodným zdrojem buněk, které bude možné využívat jak v regenerační medicíně k nápravě poničených (či stářím sešlých) tkání, tak i k pokusnému modelování nemocí a prověřování účinnosti nových léků.

Literatura

Yingai Shi et al, Differentiation Capacity of Human Urine-Derived Stem Cells to Retain Telomerase Activity, Frontiers in Cell and Developmental Biology (2022). DOI: 10.3389/fcell.2022.890574