Embryonální kmenové buňky mají dvě zvláštnosti. Neomezeně se množí a mohou se za vhodných podmínek proměnit v kterýkoli ze dvouset třiceti typů buněk dospělého lidského těla. Proto se jim někdy přezdívá kámen biologických mudrců. Jsou činěny pokusy je nahradit, ale ty přinášejí celou řadu komplikací.
Biologové pracující s lidskými embryonálními kmenovými buňkami rádi používají při práci zvířecí materiál. Takovým příkladem je krevní sérum z nenarozených telat, takzvané fetální telecí sérum. Používá se proto, že na něm buňky dobře rostou. Používání zvířecích tkání s sebou ale nese riziko. Takovou kultivací si snadno můžeme do buněk, od nichž chceme, aby nás léčily, viry přenést. Právě toto nebezpečí činí léčbu v praxi těžko prosaditelnou. Nyní přichází americká laboratoř s metodou, která rizikovou kultivaci zmíněných buněk mění.  

Zvětšit obrázek

Shluk lidských embryonálních buněk pěstovaných klasickou metodou za pomoci zvířecích proteinů. Pravidelná struktura na pozadí je Matrigel. (Kredit: Sato lab, UC Riverside)

Většina laboratoří pracujících s embryonálními kmenovými buňkami používá k jejich kultivaci Matrigel. Touto látkou se pokryje dno plastových láhví a v těch se pak kmenové buňky množí a kultivují. Matrigel je firemní označení pro želatinózní extrakt, který se získává z myších nádorových buněk. Rakovinou zvrhlé buňky mají zvláštní schopnost - produkují do svého okolí proteiny, které lidské buňky potřebují, aby se nezačaly předčasně diferencovat. Proteiny z myších nádorů zajistí, že lidské buňky dají přednost množení před diferenciací. Matrigelem nabízené proteiny buňky milují. Pouhý kontakt s nimi je „uklidní“ a ony získají pocit, jakoby byly v kolonii a začnou se ochotně množit, aniž by měly nutkání začít tvořit nějaké specializovanější tkáně.  A právě o to nám v případě léčby jde, protože potřebujeme získat velké množství nediferencovaných buněk.
Pěstování lidských buněk bez zvířecích doplňků bylo v odborné literatuře oznámeno již několikrát. Nakonec se ale vždycky něco zvrtlo a žádný z objevů nedoznal širšího uplatnění. Bez zvířecích substancí přikazujících lidským buňkám, aby zůstávaly stále „mladé“, to prostě zatím neumíme. Kultivace embryonálních buněk je stále tak trochu šarlatánstvím. Neznáme zatím všechny látky, které na buňky působí, ani jaké pochody v nich spouštějí. Tyto děje je obtížné studovat také proto, že řada pochodů není způsobena jen přítomností a nepřítomností nějakých substancí v kultivačním prostředí. Osud a budoucí vývoj buněk je totiž řízen i jejich pouhými vzájemnými kontakty. Současná úroveň poznání tvrdí, že v nutnosti komunikace jsou na tom buňky tak trochu jako my - vzájemné doteky jsou důležité a bez nich to prostě nejde.ˇ

Zvětšit obrázek

Noboru Sato: „Jde to i jinak“.

Noboru Sato se svým týmem, začali nyní tvrdit totéž, co Vodafone: „Jde to i jinak“. Přišli totiž na to, jak to s tou komunikací mezi buňkami je, a že to všechno nějak souvisí s nitrobuněčnou signalizací zvanou „Rho-Rock“. Bez této se buňky nerady množí. Předpoklad, že embryonální kmenové buňky musejí v tvořící se kolonii spolu „osobně“ komunikovat (tomu se při kultivaci buněk vše podřizovalo - jako třeba ono zmíněné podstrojování Matrigelem), se nyní mění. Ukázalo se to jako nepotřebné. Satoův tým dokázal, že ke správnému vývoji embryonálních kmenových buněk dojde i v případě, kdy buňky ve vzájemném kontaktu nejsou. Stačí jim trošku přiškrtit některé z kináz.ˇ

Zvětšit obrázek

Embryonální buňky spokojeně rostou i na obyčejném poly-D-lyzinu, pokud je v mediu látka Y27632. (Kredit: Sato lab, UC Riverside)

Vědci to zjistili při zkoušení různých druhů lešení, kterým se snažili buňkám vyjít vstříc, aby jim rostly co nejlépe. Když buňkám do takového lešení přidali látku s poetickým názvem Y27632, kmenovým buňkám se začalo dařit i v místech, kde žádné zvířecí „extra doplňky“ neměly. Buňky rostly i ve zcela běžném médiu vyrobeném na základě poly-D-lyzinu. Jde o zlom v kultivaci těchto choulostivých buněk, o nichž se tvrdí, že stačí se na ně jen špatně podívat...

Do dnešních dnů jsme buňky z lidských embryí nedokázali množit, pokud v živných roztocích nebyly látky z fétů jiných organismů (například zde zmíněných nenarozených telat) nebo jejich náhražky připravené ze zvrhlých buněk myších nádorů. Přesněji řečeno, množit jsme je bez těchto látek dokázali, ale buňky přicházely o svojí pluripotentnost – o to nejcennější, co mají.

To, že se nyní podařilo lidské buňky pěstovat „i jinak“, znamená hned tři věci. Jednak se lidské embryonální buňky stanou mnohem dostupnějším materiálem a současně přestanou být tak drahé, protože látka poly-D-lyzin je běžnou a levnou chemikálií. Ze všeho nejdůležitější ale je fakt, že poly-D-lyzin je látka syntetická, připravená laboratorně, čímž odpadá riziko možného přenosu virů z dříve používaných substancí ze zvířecích tkání. 

Zde popsaný objev učinil americký tým při pěstování lidských embryonálních kmenových buněk. I když jejich zdrojem je odpad nevyužitý při léčbě neplodnosti takzvanou invitro fertilizací, jedná se o buňky, jež jsou pro značnou část křesťanů nepřijatelné. Nyní Satoova laboratoř pracuje na tom, aby jejich nová metoda kultivace buněk šla použít také k množení jiných typů kmenových buněk. A nutno říci, že není důvod předpokládat, proč by se to nemělo zdařit. Připomeňme si, že buňky schopné dát vznik jiným typům buněk nám v těle kolují i v dospělosti. Jsou jakousi pojistkou pro situace, kdy je třeba uhynulé opotřebované buňky vyměnit. Tyto lidské kmenové buňky máme například v kostní dřeni, ale i třeba v tukové tkáni. Za jistých okolností lze takové buňky vychovat i třeba z buněk kůže – fibroblastů. Pluripotentní „všeho schopné“ buňky lze tedy získat i z jiných zdrojů, než jen z lidských embryí. V odborné literatuře se pro tyto „jinak získané“ kmenové buńky začíná razit termín „iPS“ buňky. Je to zkratka vzniklá z jejich anglického označení - induced pluripotent stem cells. Nicméně stále platí, že embryonální kmenové buňky (ESC) jsou ve své pluripotentnosti - tedy schopnosti převtělit se v „kdeco“ a zajišťovat jakoukoli potřebnou funkci - zcela nedostižné.
Ale ať už Satoovův objev bude sloužit ke kultivaci těch či oněch typů buněk, rozhodující je, že léčba poraněné míchy, diabetu, srdce po infarktu nebo počínající demence se nám zase o něco přiblížila, a že s lektvařením se zvířecími tkáněmi je konec.ˇ
        

Y27632 neboli trans-4-[(1R)-1-Aminoethyl]-N-4-pyridinylcyclohexanecarboxamide dihydrochloride
Látka nesoucí označení Y27632 není ničím novým pod sluncem. Jde o substanci, o které je delší dobu známo, že tlumí činnost enzymů, jež zajišťují časný vývoj obratlovců. Těmto enzymům se říká Rho-asociované kinázy a právě ty lze touto látkou ovlivnit. Y27632 je tedy inhibitorem kináz. Látka ale není zajímavá jen pro zde prezentovanou možnost nového způsobu kultivace embryonálních buněk. Jde také o perspektivní látku pro léčbu poruch krevního tlaku (snižuje systolický krevní tlak). Očekává se, že s jejím přispěním bude možno léčit také některé záněty ledvin. V mozku lze tuto látku zase použít ke stimulaci astrocytů. Její prsty sahají dokonce až ke spouštění buněčné smrti. Ale o tom všem až někdy příště.ˇ

Pramen: Novel Method To Grow Human Embryonic Stem Cells Developed, University of California - Riverside.
The Rho-Rock-Myosin Signaling Axis Determines Cell-Cell Integrity of Self-Renewing Pluripotent Stem Cells, PloS ONE