Narodí se myši s lidským mozkem
Titulek vypadá na první pohled jako vystřižený z nějaké sci-fi, ale odráží drsnou biotechnologickou realitu. V současné době vyvstává před biology potřeba pokusů a testů, jejichž výsledky lze interpretovat i tak, jak naznačuje titulek. Ale od začátku.

Chiméry nejsou jen příšery
Časné savčí embryo, které se ještě nespojilo s tělem matky placentou, nemá jasně vymezené hranice svého organismu. Pokud takové embryo rozdělíme na dvě poloviny, vyvíjí se každá z nich v samostatný zárodek a pokud jsou obě „půlembrya“ přenesena náhradní matce, narodí se identická (jednovaječná dvojčata).
Embrya ale snesou i opačný postup. Pokud jich několik „slepíme“ dohromady, vznikne jediný zárodek, který se po vývoji v těle matky narodí jako na první pohled zcela normální jedinec. Odborníci pro něj zvolili označení chiméra. Inspirovala je obluda Chiméra z řeckých mýtů zplozená Tyfonem a Echidnou. Tatínek byl stohlavý obr, matka napůl žena a napůl had. Z jejich manželství vzešel kromě jiných i dvouhlavý pes Kerberos, střežící vchod do podsvětí, či dvouhlavý pes Orthos hlídající stáda obra Géryona. To tedy byli Chiméřini bratříčci. Její sestrou byla Hydra, jež se pyšnila devíti hlavami po tatínkovi a hadím tělem po mamince, a Sfinx, jež měla hlavu sice jen jednu, ale ta seděla na krku lvího trupu, navíc vybaveného ptačími křídly. Tyfon založil s Echidnou skutečně povedenou rodinku a Chiméra jim v tomto směru nedělala ostudu. Hlavy měla hned tři – kozí, lví a hadí – a všechny dštily oheň.

Obr 1. Chiméra ze starořeckých mýtů a bájí pocházela z povedené rodinky obra Tyfóna a „hadí ženy“ Echidny.

Chiméry vytvářené v laboratořích nemají zdaleka tak děsivé vzezření. Představme si, že jsme v laboratoři pod mikroskopem spojili dva různé myší zárodky. Matkou a otcem jednoho z nich byly černé myši a z jejich zárodku by se proto narodila černá myška. Rodiče druhého zárodku patřily k bílým myškám a i jejich potomkovi by proto narostl sněhobílý kožíšek. Obavy, že by se po spojení obou zárodků narodila několikahlavá obluda, jsou bezpředmětné. Pokud by byl zárodek složený z „černého“ a „bílého“ embrya (barva se na embryu neprojeví a oba zárodky vypadají úplně stejně, jen ve své dědičné informaci si nesou rozdílné geny určující zbarvení kůže) přenesen náhradní matce, narodila by se z něj myší chiméra s jedinou hlavou, jediným ocáskem, čtyřmi tlapkami. Zkrátka myška jako každá jiná. Podivuhodné by bylo zbarvení jejího kožíšku. Myší chiméra by byla černo bíle pruhovaná, tak jak by se v jejím organismu projevily buď buňky pocházející z „černého“, nebo „bílého“ zárodku. O tom, kam se které buňky v těle myší chiméry zabudují, rozhoduje víceméně náhoda. Podobně jako kůže, můžou (avšak nemusí) být „složeny“ z buněk „černého“ a „bílého“ embrya i další tkáně a orgány – střevo, svaly, mozek a dokonce i pohlavní žlázy produkující pohlavní buňky. Na těchto orgánech jejich původ není na první pohled patrný tak jako u kůže. V případě pohlavních žláz bychom se o podílu „černého“ a „bílého“ zárodku na tvorbě pohlavních buněk dozvěděli ze vzhledu potomstva chiméry. Kdyby se mezi potomky chiméry objevovaly jak myšky dědící po chiméře černé zbarvení, tak i mláďata dědící bílou barvu kožíšku, byly by i pohlavní orgány „složeny“ z buněk různého původu. Stejně tak je pravděpodobné, že chiméra bude plodit jen bílé nebo naopak jen černé myšky, protože právě tyto buňky v pohlavních žlázách shodou okolností naprosto převládly.

Když se zamyslíme nad původem chiméry, zjistíme překvapivou věc. Chiméra má čtyři rodiče. Jednu rodičovskou dvojici tvoří matka a otec „bílého“ zárodku, druhou pak rodiče „černého“ zárodku. Někdy se proto chimérám říká „tetraparentální“ organismy (tj. organismy, které mají čtyři rodiče). Vědci obvykle vytvářejí chiméry zvířat pro výzkumné účely, protože osud buněk z jednotlivých výchozích zárodků vypovídá o tajemných procesech, jež probíhají ve vyvíjejícím se plodu.

Naivita raných zárodků jde tak daleko, že nerozeznají dokonce ani zárodek cizího živočišného druhu. Můžeme proto vzít zárodek ovce a spojit jej se zárodkem kozy. Oba zárodky se bez větších potíží spojí a vytvoří jediné embryo schopné dalšího vývoje. Jeho další osud závisí jen na tom, jestli jej organismus náhradní matky „přijme za vlastního“. O tom rozhoduje do značné míry zastoupení buněk jednotlivých živočišných druhů v trofoblastu, tedy té části zárodku, ze které se vyvinou plodové obaly a placenta, jež propojuje plod s jeho matkou. Když má zárodek složený z buněk kozy a ovce v trofoblastu zastoupenu většinu ovčích buněk, pak jej ovčí matka přijme jako kdyby by se mělo ze zárodku narodit obyčejné jehně. Narodí se chiméra, pro kterou dánský vědec Steen Willadsen vynalezl jméno „geep“ vzniklé složením anglických výrazů pro kozu (goat) a ovci (sheep). Česky bychom snad mohli takovému tvorovi říkat kovce. Krásy kovce moc nepobrala, i když ve srovnání s Chimérou ze starořeckých mýtů je asi přece jen roztomilá. Vypadá jako kdyby někdo vzal dvě dětské skládačky, z kterých je možné složit obrázek ovce a kozy, a pak na přeskáčku použil polovinu dílků z jedné skládačky, doplnil je dílky skládačky druhé a zbývající dílky vyhodil do koše. Má na části těla ovčí vlnu a na jiných částech těla naopak kozí srst, takže je celé střapaté. Stejnou mozaikou jsou i ostatní části jeho těla.

Obr. 2. Kovce (geep), kterou vytvořil biolog dánského původu Steen Willadsen je „složena“ z ovčích a kozích buněk a tkání.

Pro pokusné účely lze spojovat dokonce i zárodky savčí a ptačí, například zabudovat do zárodku japonské křepelky zárodek myši. Taková chiméra má silně omezenou životaschopnost, protože ptačí a savčí tkáně nejsou schopny patřičné vzájemné souhry při vytváření fungujícího organismu.

Chiméra složená z buněk dvou myší:

Obr. 3.  U savců, především laboratorních myší, vytvářejí vědci chiméry nejčastěji s pomocí tzv. embryonálních kmenových buněk.  Ty lze vypěstovat z buněk časného embrya a vyznačují se dvěma jedinečnými vlastnostmi. O překot se množí a zachovávají si schopnost proměny na jakýkoli typ tělní buňky (od krvinky, přes sval až po neuron). Pokud vstříkneme embryonální kmenové buňky získané z embrya barevné  myši do zárodku myši bílé, narodí se chiméra, která má část těla tvořenu buňkami od „barevného“ embrya a zbytek těla tvoří buňky „bílé“. Takové smísení buněk může různou měrou postihnout všechny orgány (např. mozek, játra, kosti, svaly, žaludek atd.), na nichž není „barva“ ze zcela pochopitelných důvodů patrná.

            Lidské chiméry

Při léčbě neplodnosti pomocí tzv. asistované reprodukce vznikají lidské zárodky oplozením vajíčka mimo tělo matky – v laboratorních podmínkách. Následně  lékaři vpraví do těla matky obvykle hned několik zárodků získaných tímto tzv. oplozením ve zkumavce. Snaží se tím zvýšit naději na narození dítěte. Proto s sebou nese oplození ve zkumavce mnohem častější porody dvojčat, trojčat ba i čtyřčat. Nejednou je jejich narození věnována velká pozornost ze strany sdělovacích prostředků, které vydávají narození trojčat či „vícerčat“ za úspěch medicíny. Zamyslíme-li se nad riziky, která s sebou nese vývoj většího počtu plodů jak pro matku, tak pro děti, začneme se na tyto vícečetné porody dívat jako na selhání medicíny. Nic na tom nemění skutečnost, že jde v drtivé většině o selhání se šťastným koncem.
Rizika spojená s přenosem vyššího počtu embryí po oplození ve zkumavce názorně vykresluje případ jednoho malého chlapce ze skotského Edinburghu. Ten se narodil jako „dítě ze zkumavky“ poté, co byla jeho mamince přenesena do těla tři embrya počatá technikou IVF. Hoch se narodil zcela zdravý, a když mu ve věku jednoho roku stále ještě nesestoupilo do šourku jedno varle, rozhodli se lékaři vyřešit tento celkem banální problém jednoduchým chirurgickým zákrokem. Jenže při operaci objevili lékaři místo nesestouplého varlete tkáň, která neměla v těle hošíka co dělat. Laboratorní vyšetření potvrdila původní podezření – tkáň je částí ženského pohlavního ústrojí, konkrétně ji tvořil vejcovod a část dělohy. Následné analýzy ukázaly, co se vlastně stalo. Po přenosu tří embryí do těla matky jeden ze zárodků uhynul. Zbývající dva – zřejmě ve chvíli, kdy se oba zárodky skládaly z několika desítek nebo nejvýše stovek buněk – splynuly v jeden jediný zárodek, který se pak zdárně vyvíjel. V předchozí kapitole jsme si vysvětlili, že v tomto období zárodek sám sebe nevnímá jako jasně vymezené individuum. Může ztratit relativně hodně buněk, ale stejně tak dokáže přijmout buňky cizího zárodku bez toho, že by to „zaznamenal“. Proto se mohl zárodek vzniklý ze dvou původně zcela samostatných zárodků zdárně vyvíjet. Z přísně biologického hlediska byl hoch z Edinburghu chimérou.

            Kamenem úrazu byl fakt, že každý zárodek byl jiného pohlaví a vyvíjející se plod byl proto tvořen zčásti mužskými a zčásti ženskými buňkami. Chlapec, který se nakonec narodil, měl v těle buňky a části tkání své nenarozené sestry. Nešťastnou shodou okolností se sestřina „dívčí“ tkáň dostala i do míst, kde se vytvářejí pohlavní orgány, a proto se v těle chlapce vyvinul místo jednoho varlete vejcovod a děloha. Chirurgové mu vejcovod a dělohu odoperovali a následné testy ukázaly, že zbývající varle je v pořádku. Chlapec vyroste ve zdravého muže a zcela jistě bude moct mít vlastní děti. A tak je i příběh edinburského hošíka příběhem se šťastným koncem.
Abychom byli k metodám asistované reprodukce spravedliví, musíme přiznat, že ke splynutí zárodků dochází spontánně v přírodě. Je to jev sice vzácný, nicméně zcela reálný. V těle matky se mohou z vaječníků uvolnit místo jednoho hned dvě vajíčka a obě oplodní spermie. Vzniknou dva zárodky a z těch se narodí tzv. dvojvaječná dvojčata, která si ve své dědičné informaci nesou odlišnou kombinaci genů svých rodičů a mohou se lišit i pohlavím. Dvojvaječná dvojčat jsou poměrně vzácným jevem, i když se vyskytují častěji než dvojčata jednovaječná. Četnost závisí na etnické příslušnosti. V Asii připadají na 1 000 porodů 4 případy dvojvaječných dvojčat, mezi Evropany je to 8 případů na 1 000 porodů a mezi obyvateli subsaharské Afriky se na 1 000 porodů vyskytne 12 až 80 případů dvojvaječných dvojčat. S ještě mnohem vzácněji může dojít ke spojení těchto zárodků. Hodnověrné údaje o četnosti tohoto fenoménu nejsou zatím k dispozici. Příklady ze života dokládají, že spontánní splývání zárodků není ryze teoretická záležitost a někdy může lidem pěkně zkomplikovat život. Dokládá to i životní příběh ženy, která porodila děti své nenarozené sestry.

Doktorka Margot Kruskallové z bostonského Harvardovy university dostala na starost ženu s těžkým onemocněním ledvin. Pomoci mohla transplantace, a tak lékaři pátrali po vhodném dárci orgánu. Nejprve se porozhlédli v rodině pacientky a podrobili genetickým testům její tři syny. Zjistili, jakou kombinaci znaků zvaných HLA nesou krvinky pacientky, a srovnali je s kombinací znaků HLA na krvinkách synů. Všichni tři zdědili polovinu znaků HLA od manžela pacinetky. Druhou polovinu znaků HLA jim předala matka. A právě v tom byl kámen úrazu. Krvinky dvou synů  nesly znaky HLA jiné ženy. Pacientka nemohla být jejich biologickou matkou, i když je prokazatelně porodila. Byla to záhada a doktorka Kruskallová se rozhodla jí přijít na kloub.Rozuzlení jejího pátrání si v ničem nezadá s mistrovskou detektivkou a přinesl je v polovině roku 2002 seriozní vědecký časopis The New England Journal of Medicine. Genetické analýzy odhalily v těle dvaapadesátileté pacientky všude s výjimkou krve buňky dvou různých žen. Kořeny této na první pohled nepochopitelné konstelace sahají až do chvil, kdy pacientku doktorky Kruskallové počali její rodiče. V těle matky se uvolnila dvě vajíčka a po oplození se každé z nich začalo vyvíjet v zárodek. Kdyby se běh událostí ubíral normální cestou, narodila by se z nich dvě děvčátka. V tomto případě vstoupila do hry slepá náhoda a zárodky staré jen několik dní navzájem splynuly. Vytvořily jediné embryo, které se dále vyvíjelo a nakonec vývoj v těle matky zdárně dokončilo. Narodila se úplně normální a zdravá dívka. Nic neprozrazovalo, že se její tělo skládá z buněk dvou sester a že i ve vaječnících má vajíčka různých žen. První rozbory krve chimérismus pacientky neodhalily, protože shodou okolností právě krev vznikla z buněk jen jednoho zárodku.

Obr. 4. Příklad lidské chiméry – tento člověk vznikl spontánním splynutím dvou různých zárodků v těle matky. Zárodky měly dva různé otce a to se projevilo odlišnou barvou pleti. Jen díky tomu je chimérismus patrný.

Oživne Minotaurosk

Mohli bychom vytvářet lidské chiméry záměrněk A mohli bychom vytvořit mezidruhovou chiméru složenou z organismu člověka a zvířetek Odpovědět se dá otázkou: „A proč by to někdo dělalk“ Tvorba chimér savců byla zvládnuta už v 80. letech a za celou tu dobu se nikdo nepokusil vytvářet lidské chiméry přinejmenším proto, že by tím nic nezískal. V souvislosti s uplatněním nejrůznějších léčebných technik vždy o uvažujeme o poměru mezi jejich přínosy a riziky, jež jsou s nimi spojena. Tvorba lidských chimér s sebou nese zřejmá a závažná rizika narušení vývoje zárodku. Na stranu zisků nemůžeme položit nic. Přesto byla v roce 1998 ve Spojených státech podána patentová přihláška na postupy k vytvoření chiméry ze zárodků zvířat a člověka. Každému, kdo se o tom doslechl, v první chvíli naskočila husí kůže. Připadal si, jako kdyby před ním ožíval svět starořeckých bájí a mýtů. Vyvstala před ním hrůzná vize tvora, který by vznikl spojením lidského zárodku se zárodkem skotu a připomínal by vzhledem bájného Minotaura s lidským tělem a býčí hlavou. Spojením zárodku člověka a prasete by mohli vznikat tvorové, kteří by se podobali Odysseovým druhům zakletým kouzelnicí Kirke do podoby vepřů. Vyděšená veřejnost tiše doufala, že se tyto pekelné plány neuskuteční. Úplně jista si však být nemohla. V mnoha evropských zemích jsou experimenty tohoto druhu zakázány. Ve Spojených státech ale podobný zákon chyběl. I teď nám může přebíhat mráz po zádech, i když s odstupem let víme, že k ničemu podbnému nedošlo. Zamysleme se nad problémem chimér člověka a zvířat hlouběji a položme si ty správné otázky:  Proč byla tato otázka vytažena na denní světlok A kdo jsou lidé, kteří se o to snažilik

            Jedním z autorů patentové přihlášky byl zapřísáhlý odpůrce moderních biotechnologií Jeremy Rifkin, druhým pak profesor Newyorské univerzity Stewart Newman. Ani jeden z nich se netajil úmyslem využít patentu k zablokování tvorby chimér z lidských a zvířecích zárodků. Sami chiméry zvířete a člověka tvořit nechtěli a nehodlali to dovolit ani nikomu jinému. Stál by vůbec někdo o jejich patentk A k čemu by mu tvorové složení z lidských a zvířecích tkání posloužilik Podle Rifkina a Newmana by mohlo být jedním z motivů vytvoření opice s lidskými orgány, například se srdcem nebo játry. Taková bytost by prý mohla sloužit i jako pokusné zvíře k testování negativních účinků léčiv na lidské orgány. Chiméry vzniklé sloučením lidských zárodků se zárodkem šimpanze nebo prasete by bylo podle Rifkina a Newmana možné využít i jako dárce orgánů pro nemocné lidi, jimž může zachránit život jen transplantace, ale pro něž není k dispozici vhodný orgán od lidského dárce.

Obr. 5. Jeremy Rifkin - pro jedny „bůh“ pro druhé „magor“. V každém případě zapřísáhlý odpůrce většiny biotechnologií.

            Šlo Rifkinovi a Newmanovi skutečně o zamezení tvorby chimér z lidských a zvířecích zárodkůk Už jsme si řekli, že celá záležitost je technicky i eticky natolik komplikovaná, že se do ní nikdo nehodlá pouštět. Podíl buněk člověka a zvířete v chiméře nelze předem odhadnout. Nikdo nedokáže předem říct, zda se po spojení lidského a opičího zárodku narodí opice s lidskými tkáněmi nebo naopak člověk znetvořený tkání opice. Ryze teoreticky je možné, aby se narodila opice s lidským mozkem. Jak bychom se na ni dívalik Bylo by to pro nás ještě zvíře a nebo už člověkk Měl by takový šimpanz s lidským mozkem volební právok Byl by mu vystaven pask Pokud bereme v potaz jen jeho mozek, pak by to byl zcela jistě člověk. Protože by měl pohlavní orgány opice, mohl by zplodit jen opičí potomky. Jaký by byl jejich statutk Mohli by po svém rodiči děditk Podobných hororových úvah bychom mohli přetřásat bezpočet. Má to vůbec nějaký smysl.k Asi ne. Podívejme se raději, co bylo skutečným cílem Rifkina a Newmanak Proč se snažili bránit tomu, oč nikdo neusilujek

            Dojdeme velice snadno k závěru, že podání patentu nemělo jiný účel než vyděsit veřejnost představami opičáků s lidským mozkem nebo vizemi novodobých Minotaurů. Vědci vítají každý seriózní podnět k diskusím o ožehavých etických otázkách moderní biologie. Patentová přihláška Rifkina a Newmana neměla jiný účel než odstartovat mohutnou kampaň proti všem biotechnologickým postupům a dosáhnout jejich zákazu. Hrůzné vidiny chiméry člověka a zvířete se pro tyto účely hodí jako ideální strašák přinejmenším pro dobře známé analogie s řeckou mytologií. Kdo netrnul, když při četbě starořeckých bájí sestupoval spolu s Theseem do labyrintu za Minotaurem, a kdo si ulehčeně neoddychl, když bájný rek proklál krvelačnou stvůru mečemk I na tuto strunu lidských emocí chtěli Rifkin a Newman při své kampani zřejmě hrát. Naštěstí byli patentoví úředníci rozumní a patent odmítli jako neetický.

            Druhé kolo sporů o lidsko-zvířecí chiméry

Další kapitola ve sporu o lidsko-zvířecí chiméry se začala psát na sklonku roku 2002. Bouřlivé diskuse vyvolal prudký rozvoj biomedicínského výzkumu v oblasti lidských kmenových buněk. Ty byly získány z lidských embryí už v roce 1998 a upírají se k nim naděje mnoha vážně nemocných lidí. Jak jsme si už řekli, mohou se embryonální kmenové buňky proměnit v jakýkoli typ buněk dospělého těla. Tuto proměnu lze zajistit i v laboratorních podmínkách tím, že se embryonální kmenové buňky vystaví účinku biologicky aktivních látek ze skupiny tzv. růstových faktorů. Tak by bylo možné vypěstovat neurony pro lidi stižené Parkinsonovou chorobou, srdeční svalovinu pro pacienty po infarktu nebo kosti, šlachy, svaly a kůži pro člověka s těžkými popáleninami.

Obr. 6. Lidské embryonální kmenové buňky jsou bezesporu nadějí pro řadu nemocných lidí. Vývoj léčebných postupů je ale zatím ještě v plenkách  a provázejí jej bouřlivé diskuze především o etických aspektech celé procedury.

            Tvorbu lidských embryonálních kmenových buněk provází celá řada technických a etických problémů. Vzniknou jen za cenu zničení lidského embrya (to je v té době tvořeno asi stovkou buněk) a to je pro řadu lidí (např. mnohé katolíky) naprosto nepřijatelná představa. Na námitku, že takto vytvořené buňky mohou někomu zachránit život, odpovídají odpůrci slovy, že „účel přeci nesvětí prostředky“. Zájemce o tyto aspekty biomedicíny odkazujeme na výše zmíněnou knihu.

            V souvislosti s etickou problematikou tvorby mezidruhových (lidsko-zvířecích) chimér je pro nás zajímavá potřeba biologů testovat kvalitu vytvořených lidských  embryonálních kmenových buněk. Mnohé buňky vypěstované z lidských embryí sice na první pohled vypadají jako „embryonální kmenové“, ale ve skutečnosti je rejstřík jejich osudů silně omezen a přízvisko „embryonální kmenové“ si vlastně ani nezaslouží. Pro případnou léčbu mají takové buňky jen velmi omezené použití.

            Jejich schopnost proměnit se skutečně v jakýkoli typ tělesných buněk by se nejsnáze prověřila vnesením těchto buněk do lidské blastocyty analogicky postupu běžnému u myší (viz obr. 3). Takové cílené vytváření lidských chimér je ale naprosto nepřijatelné. Proto někteří vědci uvažují o tom, že by prověřovali potenciální lidské embryonální kmenové buňky

tak, že by je vstříkli do zárodku myši a sledovali by, jak moc a kam všude se lidské buňky ve vyvíjejícím se myším plodu dostanou.

Jak jsme si už ukázali na našem ryze hypotetickém příkladu s chimérou opice a člověka, mohou při tom nastat notně divoké kombinace. Statut myši s mozkem tvořeným lidskými buňkami nebo s lidskými pohlavními buňkami by byl silně kontroverzní. Není jistě bez zajímavosti, že se Newman a Rifkin okamžitě ozvali a tvrdí, že jejich patentová přihláška neztrácí v souvislosti s těmito plány biologů na aktuálnosti.

Není jasné, jak se celá záležitost vyvine. Jisté je jen jedno – ať už to dopadne jakkoli, budeme Vás o tom na těchto internetových stránkách informovat.

Jaroslav Petr

Poznámka redakce: Výše uvedený text jsou úryvky z téměř čtyřsetstránkové knihy z nakladatelství PASEKA: "Klonování hrozba, nebo naděje?". Autorem je Doc. ing Jaroslav Petr, DrSc . Je vědeckým pracovníkem, který na poli živočišných biotechnologií sám pracuje a navíc se snaží tuto problematiku  popularizovat prostřednictvím českého rozhlasu (týdeník Meteor), článků v Lidových novinách, populárně vědeckých časopisech (VTM, ABC) i zemědělských odborných periodikách (Náš chov, Farmář, Zemědělec). Přednáší o biotechnologiích na vysokých školách. Je členem bioetické komise při Radě vlády pro vědu a výzkum a členem České komise pro nakládání s GMO. S jeho články se setkáváte i na těchto www.stránkách, jsou věnované prionům a BSE a patří k nejnavštěvovanějším.
Zveřejněné úryvky naznačují, co můžete v knize hledat a nalézt. Bohužel barevné obrázky provázejí (z ryze ekonomických důvodů) jen tento internetový materiál. V knize je nahrazují zhruba dvě desítky černobílých schémat, které čtenáři usnadní čtení textu.