Zatímco poruchy jaderných genů už umíme díky genovým inženýrům studovat pomocí tzv. genového knokautu (tedy cíleného vyřazení jaderného genu z funkce), knokaut mitochondriálních genů narážel na potíže právě proto, že v buňce je mitochondrií příliš mnoho. Říká se: „mnoho psů – zajícova smrt“. V tomto případě to platilo opačně. Mnoho zajíců (mitochndrií) by přivodilo infarkt či zhroucení každému psovi (genetikovi), který by vyrazil, aby je polapil. Zvláště, když každá mitochondrie vlastní obvykle hned pět výtisků mitochondriální DNA.
Tým vědců z University of Melbourne a americké University of Rochester vedený Australanem Matthewem McKenziem nyní vytvořil myš, která má mitochondrie jiného živočišného druhu. Je jasné, že s mitochondriemi lze úspěšně vekslovat a mitochodnriální knokaut se zdá na dosah.
Na počátku měli vědci k dispozici tzv. embryonální kmenové buňky obyčejné myši domácí (Mus musculus domesticus). Tyto buňky jsou vypěstovány z embrya, bez problému se množí v laboratorních podmínkách a po vnesení do myšího zárodku jsou schopny podílet se na tvorbě jakékoli tkáně a orgánu. U těchto buněk vědci „vybili“ mitochondrie zvláštní chemikálií a vzápětí poskytli buňkám „transfuzi“ cytoplasmy s mitochondriemi odebranými z buněk blízce příbuzného druhu myši středozemní (Mus spretus) nebo vzdáleněji příbuzné myši Mus dunni. Buňky si i po této náročné operaci udržely životaschopnost a po zavedení do zárodku se podílely na výstavbě těla narozené myši. Podílely se dokonce i na stavbě pohlavních žláz, takže některé vajíčka samic nesla v cytoplasmě mitochondrie cizího druhu a jádro myši domácí. Po jejich oplození se narodily myši, které hostily cizí mitochondrie s myšími jádry v každé buňce těla.
Především v případě kombinace jádra myši domácí s mitochondriemi myši Mus dunni ale bylo jasné, že si jádro a mitochondrie druhů, jež dělí až 6 milionů let samostatné evoluce, příliš nerozumějí. Mitochondrie mají v těle za úkol produkovat energii, ale v případě myší kombinujících jádro a mitochondrie odlišných druhů produkce energie vázla. Většina myší uhynula a přežívali pohříchu jen samci. Důvod tohoto pohlavně jednostranného dopadu soužítí jádra s cizími mitochondriemi není vědcům jasný.
„Děje se tu něco divného a my nevíme co,“ přiznává McKenzie.
Dalším krokem by mělo být vytvoření myši, do jejichž buněk by byly stejným postupem vpraveny mitochondrie lidí trpících následky poškození mitochondriálních genů. Vědci si od toho slibují vytvoření zvířecího modelu pro studium a vývoj léčby lidských dědičných onemocnění vyvolaných mutacemi genů v mitochondriální DNA.
Mitochondrie jsou potomky volně žijících mikroorganismů, které se staly zajatci jiných buněk na úsvitu pozemského života. Dokladem jejich dávného zajetí je dědičná informace, kterou si stále ještě nesou.
Vznik myši, která má v těla dva typy buněk – jeden z embryonálních kmenových (vlevo nahoře) a druhý ze zárodku (vpravo) nahoře znázorňuje naše schéma. Uprostřed je patrný postup vpravení kmenových buněk do zárodku. Vlevo dole jsou mláďata narozená z těchto zárodků náhradní matce. Jedinec vpravo dole manifestuje přítomnost obou typů buněk v těle hnědou a černou barvou srsti.
Pramen:
M. McKenzie et al., “Production of homoplasmic xenomitochondrial mice,” PNAS, DOI:10.1073/pnas.0303184101, January 26, 2004.
Diskuze:
