Růst nádoru v editovaném organoidu, zviditelněný fluorescencí tdTomato. Kredit: Salk Institute.

V časopisu Nature se před pár dny objevil článek, který mudruje nad výzkumem lidské mozkové tkáně. V poslední době se roztrhl pytel s organoidy, tedy uměle vypěstovanými tkáněmi a kousky orgánů, které slibují ohromně široké využití ve výzkumu orgánů, jejich růstu, poškození a nemocí, a také při testování nových léků a léčebných postupů. Etička biotechnologií Nita Farahany z Dukeho Univerzity a její početní spoluautoři lamentují, že se lidské mozkové organoidy už blíží lidskému mozku, a že to přinese spoustu obtížných etických otázek.

Junko Ogawa vlevo. Kredit: Salk Institute.

Což o to, i etici se musí něčím živit a jejich práce má svůj smysl. Výzkum lidských mozků je vždy tak trochu běh v minovém poli a v případě mozkových organoidů, česky třeba minimozků nebo mozkounů, které pěstují podivné postavy v bílých pláštích v příšeří blikajících displejů nepopsatelných přístrojů, to platí dvojnásobně. Ohromný problém je také v tom, že lidé rádi o svém mozku přemýšlejí, a přitom mu nijak zvlášť nerozumíme. Když se někdo pěkně laicky přímočaře zeptá, jestli má centimetrový mozkoun vědomí, a co asi cítí, tak mu na to žádný vědec nedokáže odpovědět. A v takové situaci je velmi blízko k tomu, aby lidé začali malé nešťastné mozkouny litovat, hýčkat si nové bláznivé konspirace a bůhví co ještě.

Proto by bylo skvělé, mít po ruce bytelnou munici pro podobné případy. Mít příběhy a důkazy, které přesvědčí kolegy vědce, etiky a s nimi i širokou veřejnost, že pěstovat a trápit mozkouny má smysl. A teď takový příběh máme, a je to parádní záležitost. Vděčíme za to výzkumnému týmu Salkova institutu, který sídlí v kalifornské La Jolle.

Jednoduché 3D mozkouny z lidských kmenových buněk. Kredit: Genome Institute of Singapore

Junko Ogawa a její kolegové si vytvořili lidské mozkouny z kmenových buněk a zkoumali na nich růst brutálního mozkového nádoru, který nese hrůzně znějící jméno glioblastoma multiforme (GBM). Jde o nejčastější, a také nejvíce agresivní mozkový nádor, který má na svém kontě mnoho lidských životů. Neléčení pacienti přežívají asi 3 měsíce, optimálně léčení pacienti se dožijí v průměru jednoho roku po diagnóze. V celém světě se objevují 2 až 3 nové případy tohoto nádoru na 100 tisíc obyvatel ročně.

Tak trochu démonický Salkův institut. Kredit: US Library of Congress.

Pro vědce je tenhle děsivý nádor stále dost záhadný. Je prakticky nemožné ho smysluplně pozorovat v jeho přirozeném prostředí, tedy uprostřed lidského mozku. A zvířecí modely v případě GBM nádorů bohužel nijak zvlášť dobře nefungují. U výzkumu nádorů se to někdy stává. V jiných zvířatech se prostě původně lidské nádory mohou chovat jinak, přizpůsobí se jinému prostředí, jiné imunitě. Také vypadají dost jinak. Pak se stává, že léky a terapie, které fungovaly u zvířecího modelu, u lidských pacientů nezabírají.

Přesně tohle je ta pravá situace, kterou mohou zachránit mozkouny. Ogawová a spol. použili lidské kmenové buňky a na Petriho miskách z nich vypěstovali asi 4 mm velké mozkové organoidy. Takové mozkouny obsahují neurony i další mozkové buňky. Když měli mozkouny připravené, tak vědci použili oblíbený genetický editor CRISPR-Cas9 a v několika málo buňkách mozkounu editovali dva geny, HRas a p53. HRas je onkogen, který dovede spustit divoké buněčné dělení, zatímco p53 je slavný blokátor nádorového růstu. Ogawová vlastně udělala to, že těm buňkám odpojila brzdu a dala cihlu na plyn.

A byla to jízda. Stačilo editovat, čili zmutovat tyhle dva geny v pár buňkách a mozkouny propadly nádorovému běsnění. Vyrostly v nich nádory, které do značné míry odpovídají nádoru glioblastoma multiforme. Nakonec nádory zcela převládly a nahradily původní buňky mozkounu rakovinnými buňkami. Když takhle vytvořené rakovinné mozkouny transplantovali do myších modelů, tak se v nich chovaly nebývale agresivně a začaly důvěrně připomínat lidské GBM nádory. Postup růstu nádorů v mozkounech a pak i v myších mohli vědci krásně sledovat díky fluorescenční červené značce, která nese příhodné jméno tdTomato, a kterou začlenili do onkogenu HRas.

Pozoruhodnou výhodou takového přístupu je, že do značné míry přesně napodobuje vznik skutečných lidských nádorů GBM. V lidském mozku nezmutují spousty buněk, ale jenom jedna nebo dvě. Na rozsudek smrti to ale obvykle bohužel stačí. V budoucnu by lékaři mohli podobným postupem vytvářet mozkouny šité na míru přímo z buněk pacientů, a pak na nich testovat léčbu. Nejde přitom jenom o nádory glioblastoma multiforme, ale i další rakoviny mozku, včetně metastatických nádorů. Mozkouni mohou zachránit nebo alespoň prodloužit spoustu životů. Nebojte se jich.

Video: Salk Institute architecture - lab space

Literatura
Salk Institute 24. 4. 2018, Cell Reports 23: 1220–1229, Nature online 25. 4. 2018.