Fakt, že za charakter buňky je zodpovědná aktivita jejích genů, byl znám hodně dlouho. Teprve v roce 2006 ale japonský biolog Shinya Yamanaka ukázal, že stačí aktivovat v buňce geny pro několik málo bílkovin, tzv. transkripčních faktorů, a buňka prodělá proměnu, proti níž jsou změny barvy u chameleóna symbolem neochvějné stability.

Shinya Yamanaka, Kredit: ICEMS.

Yamanaka aktivoval v buňkách kůže pouhé čtyři transkripční faktory a ty se proměnily na buňky velmi podobné buňkám raného embrya starého jen pár dní. Pro biology to byl šok. Když se Yamanakova „rekvalifikace“ buněk prosadila nejen u myší, ale také u lidských buněk, bylo jen otázkou času, kdy si autor buněčné rekvalifikace pojede do Stockholmu pro zlatou medaili s portrétem vynálezce dynamitu. To se stalo v roce 2012 a Yamanaka se o Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu dělil s britským průkopníkem klonování živočichů Johnem Gurdonem.

Redakce si anotací dovoluje upozornit na autorovu nejnovější knihu „Desatero pohybů“. Letícího racka, běžící srnu nebo lososa proplouvajícího peřejemi bereme často jako naprostou samozřejmost. Pohyby zvířat ale patří k tomu nejúžasnějšímu, co se v přírodě odehrává, a nejednou nad tím zůstává rozum stát i odborníkům. Vážky létají přes oceán z Indie do Mosambiku, i když jejich tělo disponuje zásobou energie na čtyři hodiny nonstop letu. Velryby vorvaňovci se potápějí do tříkilometrových hloubek a pod hladinou stráví skoro čtyři hodiny. Z toho, co o jejich organismu víme, ale vyplývá, že by jim už po hodině ponoru mělo hrozit utonutí. Had bojga šplhá po hladkých sloupech díky tomu, že na sobě uváže uzel. Pavouci křižáčci používají svou síť jako prak a nechávají se z ní vystřelit na kořist. Mořští ptáci terejové loví ryby střemhlavým pádem z výšky sedmdesát metrů. Do vody dopadají rychlostí kolem sta kilometrů v hodině, a přesto si nesrazí vaz. Kniha odhaluje, jak příroda živočichy pro jejich výkony vybavila a co všechno se v organismu pohybujících se tvorů odehrává.

Yamanakova „rekvalifikace“ buněk nachází uplatnění v medicíně. Nedávno například oznámili japonští vědci, že reprogramovali bílé krvinky na buňky blízké buňkám embrya, na tzv. indukované pluripotentní kmenové buňky, a z těch vypěstovali osleplým pacientům novou rohovku. Dva roky po operaci vidí pacienti dobře a léčba pro ně nemá žádné nežádoucí vedlejší účinky. Podobné experimenty cílí na léčbu poškozené sítnice oka při tzv. makulární degeneraci.

Rekvalifikované buňky léčí

Někteří vědci si řekli, že si při pěstování nového druhu léčebných buněk ušetří „couvání“ specializované buňky do stavu blízkého buňce embrya. Rozhodli se specializovaným buňkám změnit profesi přímo. Ukázalo se, že i k tomu obvykle stačí trojice vybraných transkripčních faktorů. Buňky slinivky diabetických myší se tak dají rekvalifikovat na producenty inzulínu. Vazivové buňky v srdeční svalovině postižené infarktem lze proměnit na buňky srdečního svalu.

S jídlem roste chuť, a tak se vědci pokusili změnit aktivitu genů v nádorových buňkách tak, aby ztratily svůj rakovinný potenciál a de facto se uzdravily. Nedávno publikoval čínský tým pod vedením Xiangyu Wanga z university v Ťi-nanu ve vědeckém časopise iScience postup, kterým se buňky zhoubného nádoru gliomu mění na buňky připomínající zdravé neurony. Zajímavé je, že se obešli bez transkripčních faktorů. Použili „malé molekuly“, s kterými se pracuje lépe než s bílkovinami a také bývají mnohem lacinější. Uzdravení buněk gliomu dosáhli koktejlem pěti různých látek. K praktické léčbě je samozřejmě ještě daleko, ale je jasné, jaké možnosti se onkologii podobnými objevy otevírají.

Filipe Pereira, Kredit: Lund University.

Rekvalifikovaná rakovina

Ještě fikanější je postup, kterým zaútočili vědci z týmu vedeného Carlosem-Filipem Pereirou z university ve švédském Lundu na buňky zhoubného melanomu. Výsledky jejich experimentu na myších zveřejnil vědecký časopis Science.

Vědci nechali narůst myším v těle melanomy a do těch pak vpíchli viry geneticky upravené tak, aby vnesly do nádorových buněk geny pro trojici transkripčních faktorů.

Buňky se proměnily na dendritické buňky imunitního systému, které mají na starost předkládání bílkovin nebezpečných buněk jiným buňkám imunitního systému. Spouštějí tak komplexní atak na nebezpečné buňky.

Přesně to se podařilo v melanomech myší. I když se proměna nádorové buňky na dendritickou buňku podařila jen vzácně, k rozpoutání boje s do té doby tolerovaným nádorem stačila rekvalifikace 0,06 %.

Ani v tomto případě není na dohled spolehlivá léčba melanomu rekvalifikací buněk. Ale jako v předchozích případech se ukazuje reprogramace buněk jako velmi nadějná.

Prameny:

Ascic, E., Åkerström, F., Sreekumar Nair, M., Rosa, A., Kurochkin, I., Zimmermannova, O., ... & Pereira, C. F. (2024). In vivo dendritic cell reprogramming for cancer immunotherapy. Science, 386(6719), eadn9083.

Yi, Y., Che, W., Xu, P., Mao, C., Li, Z., Wang, Q., ... & Wang, X. (2024). Conversion of glioma cells into neuron-like cells by small molecules. iScience, 27(11).