OSEL: Za přelomový poznatek z oblasti vracení paměti buňkám je označována příprava nového typu buněk, kterou před několika dny zveřejnila Japonka Haruko Obokata z výzkumného ústavu RIKEN. Jsi téhož názoru?

To jsou ony - shluk buněk STAP. (Kredit: Haruko Obokata, RIKEN)

Určitě. Představme si, že oplozené vajíčko jako buňka nesoucí kompletní dědičnou informaci budoucího jedince stojí na vrcholku hory. Buňky, které z ní dalším dělením vzniknou se můžou skutálet do jednoho ze zhruba dvou set třiceti „údolí“. Ta znamená, že mohou získat podobu a především funkce jednoho z 230 typů buněk, které tvoří tělo dospělého člověka. Dlouho jsme si mysleli, že se buňky mohou koulet ze svahu, ale nemohou stoupat zpátky k vrcholku. Tedy že mohou získávat specializaci, ale nemůžou ji ztrácet tak, aby se jim znovu otevíraly cesty do jiných údolí. Do roku 1962 se myslelo, že vytlačit specializovanou buňku zpátky na vrcholek hory je nemožné. Tenhle omyl vyvrátilo první úspěšné klonování živočichů. Konkrétně John Gurdon, když vzal jádro specializované žabí střevní buňky a vnesl je do žabího vajíčka zbaveného vlastní jaderné dědičné informace. Jádro zcela ztratilo svou specializaci a získalo schopnost zajistit vývoj nové žáby – klonu. Gurdon byl první, kdo vytlačil specializovanou buňku z úpatí hory na její vrcholek.

V roce 2006 japonský biolog Shinya Yamanaka dokázal totéž, když ve specializované buňce aktivoval čtyři vybrané geny. Byl to šok, že pro naprostou ztrátu specializace stačí tak málo. Však se také Yamanaka a Gurdon v roce 2012 podělili o Nobelovu cenu. Zcela po právu.

Letošní rok přinesl další buněčnou revoluci. Haruko Obokatová namočila specializované buňky na půlhodiny do kyselého kultivačního média s pH stlačeným z obvyklých „něco málo přes sedm“ na pouhých 5,7. Čtyři pětiny buněk to nepřežijí. Ale třetina zbývajících už druhý den vykazuje jasné známky ztráty specializace. Zatímco po Yamanakově zásahu do dědičné informace šplhají buňky na vrcholek hory celé týdny, po kyselé lázni to zvládají během pár dní. Vědělo se, že na silný stres reagují ztrátou specializace buňky rostlin. Ale zkoušet u živočišných buněk bylo považováno za šílenství. Obokatová si to nemyslela a strávila pět let pokusy a přesvědčováním oponentů, že v její laboratoři se takový zázrak odehrává.  A uspěla. 

OSEL: V práci, která je zmiňovaná v jen v samých superlativech se to hemží termínem potence. Nejspíš to ale znamená něco jiného, než co laiky napadne. Jak to vlastně souvisí s již zavedenými buněčnými značkami: „kmenová“ , „embryonální“ a „iPS“?. Bylo nutné zavádět další kategorii nazvanou STAP?

Zvětšit obrázek

STAP buňky do značné míry řeší etický problém léčebného využití embryonálních kmenových buněk a nejspíš přinesou revoluci v celé řadě léčebných postupů. (Kredit: Haruko Obokata, RIKEN)

Jednoznačně bylo. STAP je zkratka stimulus-triggered acquisition of pluripotency čili zisk pluripotence spuštěný stimulem. Tím stimulem nemusí být jen kyselé prostředí, ale i některé bakteriální toxiny a další typy stresu. Už tím jsou tyto buňky naprosto unikátní. Jejich další jedinečnost spočívá v tom, že po kultivaci ve speciálním kultivačním médiu získávají schopnost tvořit nejen všech 230 typů buněk dospělého těle, ale dokonce i placentu a plodové obaly. To Yamanakovy indukované pluripotentní kmenové buňky (iPSC) neumějí. Neumějí to ani buňky vypěstované z embryí, tzv. embryonální kmenové buňky.

OSEL: Embryonální kmenové buňky byly z pohledu terapeutického klonování považovány za nejlepší ale jejich použití v mnoha zemích u veřejnosti narazilo. Proč? 

Embryonální kmenové buňky vypěstované z embryí zůstávají „zlatým standardem“. Ví se o nich nejvíc, jsou neprověřenější a byly už zahájeny klinické zkoušky, při kterých se pomocí těchto buněk testuje léčba poraněné míchy a léčba degenerující sítnice oka.

Při tvorbě těchto buněk je ale zničeno lidské embryo a to některým lidem vadí. Motivy k odporu jsou různé. Někdy je to víra, jindy „ochrana přirozeného světa“, jak se vyvinul evolucí. Tam, kde politici cítí, že zákazem embryonálních kmenových buněk získají hlasy voličů, dochází i k přímému zákazu tvorby těchto buněk a jejich využívání jak pro výzkum tak pro případnou léčbu.  Výhrady se neopírají o ryze biologické argumenty, ale mají motivaci psychologickou, etickou a sociální. 

OSEL: Jen několik dnů po Japonce, Charles Vacanti z Harvard Medical School popsal úspěch na poli tvorby STAP buněk u lidí. Znamená to, že tím nedostatek embryonálních kmenových buněk a etické bariery padly?

Nejdřív to musí Vacanti publikovat v solidním vědeckém časopise a nikoli jen oznámit prostřednictvím webu populárně vědeckého časopisu New Scientist. Pak bude o čem hovořit. Sám pro New Scientist přiznal, že lidské buňky vystavené blíže neurčenému stresu vypadají jako STAP buňky. Ale jestli mají také všechny jejich vlastnosti, to zatím nevěděl. Na komentáře je ještě brzy. Ale rozhodně je to krok vpřed.

Osobně vidím problém v totipotenci STAP kmenových buněk, tedy v jejich schopnosti vytvořit kompletní spektrum buněk organismu včetně placenty a buněk plodových obalů. Shluky STAP-kmenových buněk se mohou chovat velmi podobně jako embryo a odpůrci „ničení embryí“ by ve STAP-kmenových buňkách embryo mohli vidět. Pak by asi měli proti STAP-kmenovým buňkám stejně ostré výhrady jako proti embryonálním kmenovým buňkám. Bylo by to jako z louže do bláta.

OSEL: U prvních klonovacích pokusů, kdy se vracelo buňkám „mládí“ vnášením genů pomocí virům podobných partikulí se to zvrhlo a pacient zemřel na nádorové onemocnění. I v pokusu Japonky se hovoří, že jejich buňky vytvořily teratom, dokonce s jakýmsi obdivem? Jak je to s rizikem rakoviny?

Teratom je útvar vzniklý spontánní specializací buněk. Nejsou v něm skutečné nádorové buňky. V teratomech vzniklých  ze STAP-buněk se objevilo všech 230 typů buněk + buňky placenty a plodových obalů. To byl finální důkaz, že stres vytlačil  STAP buňky skutečně až na vrcholek hory. Proto to nadšení.

Chuť STAP buněk podléhat nádorovému bujení není známá. Někteří vědci spekulují, že na počátku vzniku zhoubného nádoru může buňka projít stavem, kdy se nápadně podobá  STAP-buňce. Pokud to platí, tak se STAP-buňka pohybuje na příslovečném ostří nože a riziko nádorového bujení není zanedbatelné. Ale tohle ukáže teprve další výzkum.

OSEL: Neuplynul ani týden a z Japonska hlásí další objev. Také z ústavu RIKEN. Tentokrát už nejde o koupání buněk v kyselém prostředí, ale o histony, které také mají usnadnit klonování ze somatických buněk.

Role histonů při získávání nebo naopak ztrátě buněčné specializace je známa už dlouho. Japonští vědci objevili dvě varianty těchto bílkovin, jejichž přítomnost zefektivňuje a urychluje ztrátu specializace navozenou Yamanakovým postupem. Je to stále velmi komplikovaný postup ve srovnání s kyselou lázní, která má podobný efekt. Dobrá zpráva je, že tyto histony jsou s to zastoupit dva ze čtveřice genů, které Yamanaka musel aktivovat, aby buňky „vytlačil na vrcholek hory“. Mezi nahrazenými geny je i c-Myc, který hodně přispíval ke sklonu Yamanakových buněk k nádorovému bujení. Můžeme se jen těšit, že nespecializované buňky získané s přispěním dvojice histonů budou bezpečnější pro léčbu mnoha chorob.

OSEL: Asijské kliniky již nabízejí léčbu kmenovými buňkami u některých typů slepoty, včetně například věkem podmíněné makulární degenerace. V Americe se tomu dostalo označení transplantační turistika. Poslední dva objevy jsou také z asijské kuchyně, znamená to, že se evropský výzkum ze zlaté éry ovce Dolly dostává do pozice „dohnat a předehnat“?

Je potřeba odlišovat první klinické zkoušky, které probíhají v USA, Japonsku nebo Británii s využitím embryonálních kmenových buněk nebo buněk získaných Yamanakovým postupem a údajnou léčbou, kterou provozují nejrůznější kliniky nejen v asijských zemích, ale třeba i v Rusku nebo v Itálii. Tam se zhusta používají blíže nedefinované buňky např. z mozku lidských plodů, z kostní dřeně apod. Tyto kliniky často fungují jako obchod s lidským neštěstím. Nevyléčitelně nemocným nabízejí nemožné na počkání a zázraky do tří dnů – to vše za patřičně tučný obnos a zcela bez záruky. A tonoucí se stébla chytá. Když už člověk vyčerpal všechny možnosti „tradiční medicíny“, může přistoupit i na kšeft s nezodpovědnými šarlatány. Případy, kdy si pacient odvezl místo léčby nádor, už byly popsány v lékařské literatuře.

Evropa zaostává na poli biotechnologií jako celku. Náš kontinent opouštějí biotechnologické firmy, které mají plné zuby obstrukcí a kterým se všude jinde na světě nabízejí mnohem lepší podmínky pro výzkum a jeho uplatnění v praxi.

Dohnat a předehnat? Naši situaci bych srovnal se situací v Číně počátkem 15. století, kdy bylo v možnostech čínských mořeplavců objevit Ameriku. Moc nechybělo a Kolumbus si po přistání u břehů Nového světa kupoval čínské nudle. Asi by nebyl zaskočený, protože mířil do Číny a netušil, že mu v cestě stojí Amerika. Čína ale došla k závěru, že další rozvoj technologií včetně mořeplavby a zámořských cest nepotřebuje, že se bez nich obejde a že je to věc hodná barbarských národů v Evropě. Císař vydal edikt, kterým zakázal nejen dálkovou mořeplavbu, ale i stavbu lodí o víc než dvou stěžních. Čína o svůj primát rychle přišla a Ameriku objevil Kolumbus na lodi, která vypadala vedle tehdy sto let starých čínských korábů jako necky. Čína se uzavřela do své věže ze slonoviny a krutě na to doplatila. 

Krásně tyto historické situace popsal Jared Diamond: „Každá společnost se jednou za čas poblázní, váží si věcí bezcenných a zavrhuje věci cenné. V dnešním propojeném světě je nemyslitelné, aby někdo zašel v tomto pobláznění tak daleko, že by zavrhl důležitou technologii. Společnost, která se od takové technologie na čas odvrátí, má stále její přínosy před očima u sousedů a má možnost si ji opět osvojit. Pokud to neudělá, pak svým sousedům podlehne.“
 

OSEL: Legislativa a etické bariery nejsou všemohoucí. Dá se od nynějších objevů očekávat možnost jejich zneužití. Třeba v rukou náboženských fanatiků, které by mohlo napadnout po vzoru neposkvrněného početí si z klonování udělat svůj program?

Možné je všechno. Ale zkušenosti z minula svědčí spíš o tom, že se bojíme zbytečně. Když se narodilo první dítě ze zkumavky, tak se svět zhrozil, co asi bude následovat. Nic z těch obav se nenaplnilo. Když se objevila ovce Dolly, zhrozil se svět nástupu lidských klonů. A také se nic nestalo. Tohle dopadne podobně.
 

Zvětšit obrázek

Prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc. přednáší biotechnologii živočichů na České zemědělské universitě v Praze a ve Výzkumném ústavu živočišné výroby, v.v.i. se zabývá reprodukční biologií.

 
OSEL: Lze očekávat nějaké využití v chovatelství a šlechtitelství?

Zatím těžko. Všechno je na počátku. Klonování nejprve vítala velká sláva a mnoho lidí v USA investovalo do klonů skotu velké peníze. Nejeden zkrachoval, když pak nedokázal vložené peníze získat zpátky. Evropa je ke klonování hospodářských zvířat pro produkci potravin odmítavá a chystá na to legislativu. Na druhé straně se k nám už dováží sperma býků, kteří jsou klony slavných plemeníků.
Pokud by se shluky STAP-buněk chovaly jako embrya, pak se klonování zvířat velice zefektivnilo. Ale jak už jsme si řekli, v Evropě biotechnologiím pšenka nekvete. Mnohem spíše by tedy z těchto nových technik těžili Američané, Brazilci, Argentinci, Kanaďané, Japonci a další „barbarské národy“ – abychom použili analogii s přístupem středověké Číny k zaoceánským plavbám.

Za Osla si ve tři hodiny v noci o nadšení z teratomu s Jaroslavem Petrem povídal Josef Pazdera.