Zvětšit obrázek

Při oplodnění se do vajíčka dostává chromozomální sada ze spermie, což zvyšuje heterozygotnost genů. Buňku umí ale vědci oklamat. Při zracím dělení buňka využije svůj (za normálních okolností odvrhovaný) chromozomální duplikát a zahájí normální buněčné dělení.

Vědci ze společnosti International Stem Cell (ISC) Corp. získali čtyři linie embryonálních kmenových buněk. Zajímavé jsou tím, že otvírají dveře pro hromadnou tvorbu buněk, které by se daly využít k léčebným účelům. Nový způsob přípravy ovlivnil jejich genetické založení a tyto buňky mnohem méně provokují náš imunitní systém. Buňky jsou  totiž HLA homozygotní. To znamená, že mají jednoduchý genetický profil. Tím, že jsou v genetické oblasti, jež je odpovědná za rozpoznávání cizí-vlastní mnohem jednodušší,  bude snadnější najít vhodné kombinace dárce - příjemce.

 

Ian Wilmut, tvůrce klonované ovce Dolly, ředitel Centra pro regenerativní medicínu při University of Edinburgh patří mezi ty, jež považují tento nový způsob přípravy buněk za významný pokrok, který by mohl směřovat k ošetřování velkého počtu pacientů.

Úspěšní v tvorbě partenogenetických embryonalních buněk byli již v loňském roce Italové z Milána a před nimi ještě Američané. V tomto případě jsme ale zřejmě již svědky zrodu základu buněčných bank, které budou sloužit jako velkosklady stabilních buněčných linií určených k transplantacím pro léčbu poškozených tkání. Přičemž bude jedno, zda k poškození došlo úrazem, geneticky vedenou poruchou a nebo v důsledku stařeckých degenerativních procesů.    

Protože se jedná o trend, o němž se domníváme, že má všechny předpoklady uplatnit se v praxi, popíšeme si výsledky tohoto týmu podrobněji. Jeffrey Janus, president International Stem Cell se svými kolegy z Ruské akademie lékařských věd zveřejnili v těchto dnech výsledky své práce. Jde o partenogenetickou aktivaci lidských oocytů (neoplodněných vajíček) a jejich následný přerod v buněčné linie, které mají morfologii a znaky embryonálních kmenových buněk. Tato metoda v sobě má dva klíčové momenty, které ji předurčují k úspěchu.   

První z výhod nové technologie

Blastocysta – útvar vznikající za normální situace po splynutí vajíčka se spermií. K tvorbě tohoto shluku množících se buněk lze ale dojít i „ošálením“ vajíčka chemicky nebo elektrickým šokem. To je princip partenogeneze.

Ano, můžeme říci, že jde o technologii. Už proto, že tímto způsobem byly v krátkém čase připraveny čtyři stabilní linie lidských kmenových buněk. Všechny vznikly stejným způsobem - partenogeneticky. Byly označeny jako HpSC-Hhom. Toto jejich označení není důležité, snad jen pro případ, že někde o těchto buňkách budeme v budoucnu číst. Důležité ale je, že vznikly partenogeneticky a že jsou HLA homozygotní. Je-li něco homozygotní, můžeme o tom říci, že to má jednodušší genetické založení. Tato skutečnost usnadňuje jejich zamýšlené použití v transplantační biologii. Půjdou použít na větší počet příjemců. Jinak řečeno, potřební nemocní snadněji seženou kompatibilní dárcovské buňky.

Pro ty, jež nejsou v imunogenetice doma, tato část žádá další vysvětlení. Tady je. Naše buňky mají na svém povrchu mnoho specifických značek. Právě těmito povrchovými značkami na buňkách (antigeny) jsme každý z nás jedinečnou bytostí. Toto opatření máme proto, abychom nebyli všichni stejní a abychom tak komplikovali bakteriím a virům možnost vydávat se za součást našich těl. Ve svém principu nám tato naše různorodost pomáhá bránit se infekcím. Tyto specifické značky na našich buňkách lze přirovnat k jakýmsi buněčným „občanským průkazům“. Jakmile si je buňky vzájemně očichají, poznají, zda jde o kámošku, nebo zda je třeba proti vetřelci vystartovat a zlikvidovat ho. A právě to je problém úspěšných transplantací, při kterých se operace podařila, ale pacient zemřel. Úspěch při transplantacích a je jedno zda jde o celé orgány, nebo jen léčba jednotlivými buňkami, je mnohem více o záležitostí imunitního systému, než věc technická.

Příroda jaksi nepočítala s tím, že si jednou budeme chtít naše zranění a stářím pošramocené schopnosti léčit transplantacemi jiných buněk. Zakopaný pes úspěšnosti těchto zákroků spočívá při vyhledávání kompatibilit dárce a příjemce. Jde o to, najít shodu v těch genetických oblastech, které kódují ony povrchové struktury sloužící buňkám k rozpoznávání cizí/vlastní.
Ohromné množství různých kombinací, které je v tomto případě na škodu, souvisí s tím, že při početí polovinu genomu dostáváme od otce a druhou od matky. Do vínku tak dostáváme stav, který u genů vede k heterozygotním kombinacím.

Pohlavní rozmnožování

Zvětšit obrázek

Elena Revazova je první autorkou publikace, která vyjde v Journal Cloning & Stem Cells začátkem roku 2008 (Volume 10, Number 1) a jež podrobně popisuje přípravu partenogenetickych kmenových buněk. Revazova odešla do USA poté co při epidemii ruské chřipky přišla o manžela a dceru. I když Revazova v Rusku pracovala v Národním ústavu pro výzkum rakoviny, nikdo ji se špatnou znalostí angličtiny nechtěl v USA zaměstnat. Šedesátiletá výzkumnice se dvěma doktoráty se musela živit jako příležitostná vědecká pomocná síla. Nyní se Revazova propracovala znovu na vrchol dění okolo kmenových buněk a je uznávanou vědeckou kapacitou na oblast přeměny kmenových buněk na buňky sítnice, jater, slinivky,...

Zvětšit obrázek

Všechny čtyři buněčné linie získané partenogenetickou kultivací oocytů, jsou morfologicky a povrchovými znaky shodné s lidskými embryonálními kmenovými buňkami. Jde tedy o kvalitní nediferenciované buňky.

Při pohlavním rozmnožování se nový jedinec vyvíjí z jediné buňky, zygoty, která vzniká splynutím dvou rodičovských pohlavních buněk (gamet). Dochází tak ke kombinaci genetické výbavy rodičů, čímž se zvyšuje možnost variability potomků.
Samotný pohlavní proces (vývoj, diferenciace a splývání pohlavních buněk) zabezpečuje meiotickým dělením a splýváním jader spermie a vajíčka.

Nové buňky nemají tatínka
Lidská vajíčka mají dvě sady chromosomů. Jedna sada bývá normálně vypuzena. Děje se tak ještě před tím, než do vajíčka vnikne spermie. Jestliže ale po tomto vypuzení zabráníme oplození a vejce ošálíme aktivací,  začne se dělit. Chová se jako kdyby oplodněno bylo. Mluvíme o partenogenezi. Tím, ze při vzniku těchto buněk neasistoval „tatínek“ (jeho spermie), vypadla polovina genomu ze hry. Také to ale znamená, že se tím snižuje počet specifických kombinací, které v případě hledání vhodného dárce lékařům komplikují život.

Druhá výhoda
Navrhovaný partenogenetický způsob přípravy kmenových buněk k léčebným účelům přináší řešení etického problému. Jak známo, embryonální kmenové buňky jsou celé řadě lidí doslova trnem v oku. Nesouhlasí ani se zužitkování buněk z potratů. Tyto buňky ale byly připraveny partenogenezí. Zjednodušeně řečeno, jde o ošálení vajíčka tak, že ono část svého genetického materiálu začne považovat za spermii a zahájí dělení. Vytvoří se tak buňky obdobné těm, jež jsou v embryu. Protože ale nebyly připraveny početím (nepoznaly co je spermie), etický problém zmizel. Nejedná se o klasické embryonální kmenové buňky tak jak si je veřejnost představuje a proto se proti tomuto přístupu odpor veřejnosti neočekává.
I když, kdo ví. Stále ještě hrozí to, že ti, jež etické bariery vytvářejí si jednoho dne přečtou, že se japonským vědcům stejným přístupem (partenogeneticky) podařilo připravit myšku Kagua. Což je vlastně důkaz toho, že partenogeneticky (bez účasti otce a jeho spermie) lze připravit jak embryo, tak i dospělého jedince. V případě vzniku linií buněk o nichž je tento článek, jde vlastně také o techniku, kterou někteří nazývají technika neposkvrněného početí. U myší se to již podařilo a lze předpokládat, že pokud by se podobně jako u myší vypnuly imprintované geny, podařilo by se partenogenetický zárodek vypiplat do zdárného narození i u lidí.

Ale dost spekulací o tom, zda takto partenogeneticky získané buňky jsou vlastně také buňkami vznikajícího života nebo nejsou. Možná bude lepší celou záležitost nerozviřovat, aby aktivisté z řad skalních katolíků a amerických evangelikálů, stávající mantinely neposunuli. Vhodná manipulace s veřejným míněním by dala politikům do ruky další klacek, který by vědcům bránil v dopracování léčebných metod, jež jsou pro řadu nešťasníků určitou nadějí. Doufejme tedy v tu lepší variantu, že neposkvrněným početím připravené kmenové buňky za embryonální kmenové buňky považovány veřejností nebudou a že se jejich „výroba“ brzo spustí jako na běžícím pásu. Zatím se totiž podařilo připravit jen čtyři linie a ty jsou „pasovány“ na míru Američanům. Vybrány byly genetické kombinace (v HLA systému), které se v této zemi vyskytují nejčastěji. Žádoucí ale je, aby těchto náhradních dílů byly plné regály, aby v případě nehody bylo možno bez odkladů kam sáhnout.

Získané buňky úspěšně přeměnit například na neurony. Dokazují to dobře vyvinuté nervové výběžky. Schopnost dát vznik neuronům je jakýmsi prubířským kamenem vysoce kvalitních nediferencovaných buněk.

Doplněk pro ty, jež chtějí znát podrobnosti 
O jedinečnosti našich „občanek“ rozhoduje určitá oblast na chromozómu a protože se jedná o složitý systém, byl nazván HLA (hlavní histokompatibilitní systém), nebo-li systém tkáňové slučivosti. Systém vytváří neuvěřitelně velké množství kombinací, říkáme o něm, že je vysoce polymorfní. Proto je šance najít vhodného dárce pro transplantaci malá a pohybuje se v rozmezí od jedné ku tisíci až  několika milionům.   

Linie našich nových buněk vznikly z neoplodněných vajíček, které ženy dobrovolně darovaly k výzkumným účelům (nepožadovaly za ně peněžitou odměnu a ve smlouvě je také stanoveno, že vědci buňky nepoužijí k účelu rozmnožování člověka). Ženy byly hormonálně stimulovány k uvolnění vajíček a po 35 hodinách po hormonální injekci jim byly neoplodněné oocyty transvaginálně odsáty. Takto získané vaječné buňky byly dále kultivovány v laboratoři. V průběhu kultivace na živném mediu byly krátce chemicky ovlivněny. Každá z vaječných buněk se po této chemické aktivaci začala množit a vytvořila blastocystu. Tato část pokusu trvala pět dnů. Poté byl obal shluku buněk budoucího embrya (ale abychom neprovokovali, budeme používat termín blastocysta), odstraněn a dál byly tyto buňky z původně celistvého útvaru rozvolněny a dál byly kultivovány samostatně na vrstvě pomocných buněk zvaných fibroblasty. Zhruba po dalších čtyřech dnech kultivace při které se pravidelně měnil živný roztok, se buňky namnožily do takových počtů, že byly pouhým okem viditelné. Nastal čas jejich sklizně. Pak se už jen ošetřily kolagenázou a pasážováním se prověřilo, zda jde o buňky, které se nezvrhnou v buňky rakovinné. Poté je lze uchovávat a kultivovat dál jako stabilní buněčné linie. I když jsou dárcovské oocyty získány od heterozygotních dárkyň jsou získané buněčné linie homozygotní.

Jsou to tedy embryonální kmenové buňky nebo nejsou?
Stále se tu mluví o nově připravených embryonálních kmenových buňkách, ale ony z normálního embrya nejsou. Tak jak to vlastně je? Mohli si vědci dovolit pro tyto buňky použít název embryonální kmenové buňky? 
Embryonální kmenové buňky, tedy ty klasické, skutečně získané z embrya, jsou velmi dobře odlišitelné od jiných typů buněk. Mají totiž charakteristické povrchové znaky, které lze pomocí protilátek a na ně navázaných barviček, spolehlivě určit. Když vědci svoje partenogeneticky připravené linie buněk na tyto znaky testovali, zjistili, že jejich nové buňky mají všechny typické znaky, kterými se vyznačují právě ony klasické embryonální kmenové buňky. Zatím tedy vše nasvědčuje tomu, že se jim je skutečně podařilo vytvořit a že by z pohledu léčebných cílů mohlo skutečně jít o plnohodnotné embryonální kmenové buňky. Těmto nově připraveným buňkám by nemělo nic chybět ani z oněch mysteriózních schopností klasických embryonálních buněk - možnost přeměnit se v buňky všech možných typů a tkání.  Do doby, než veřejnost bude k embryonálním buňkám tolerantnější, nezbývá nám než doufat, že partenogeneticky vzniklé embryonální kmenové buňky budou adekvátní náhradou a že budou k léčebným účelům stejně vhodné, jako ty z embrya.

Pramen: International Stem Cell Corporation