Stanford University (správně plným jménem: Leland Stanford Junior University). Americká soukromá univerzita v Kalifornii se nachází přímo v srdci Silicon Valley. Kredit: King of Hearts CC BY-SA 3.0.

Ještě nedávno bylo přeškolování jednoho typu buněk na jiný typ alchymií s výsledkem krajně nejistým. Těm, jimž se to občas zdařilo, se přezdívalo mágové se zlatými ručičkami a jezdili se to k nim učit kolegové z celého světa. Z toho, co se jednou povedlo a dvakrát ne, udělali nyní američtí výzkumníci rutinu. Píšeme američtí, ale myslíme tím Asiaty Koji Tanabe, Cheen Euong Ang s jejich americkými kolegy. V tomto týdnu jim vyšla publikace ve sborníku americké akademie věd a v té popsali přípravu neuronů z buněk, které nám kolují v krvi. Navíc jde o zcela běžný typ buněk, kterých je v krvi hodně. V podstatě jde o jeden podtypů bílých krvinek, kterým se říká T buňky. Prý je stačí vystavit dietě se čtyřmi proteinovými substancemi, a začnou se dít „divy“. Jeden ze spoluautorů to popsal slovy: „Doslova se vám začnou měnit před očima“.  

O tom, že se buňky dají přeškolit na jiný typ, jsme psali na Oslovi často. Vždy ale šlo o to, že se buňky nejprve vracely do stavu pluripotence. Jako bychom je vraceli „v čase zpět“ a nejprve z nich udělaly „mlaďušky“ (puripotentní kmenové buňky, zkráceně PC). Takové, jaké se vyskytují v embryu a kdy ještě  jsou nediferenciované a schopné dát vznik jakékoliv buňce těla (ledvinám, játrům, svalům, mozku,…). Teprve až když se jedněmi lektvary z nich staly  indukované pluripotentní kmenové buňky (iPC), přikročovalo se k další kroku a přídavkem dalších lektvarů se přetvářely na žádoucí buněčný typ. Nyní jde o to, že vědci vše zvládli, takříkajíc z jedné vody načisto. Pro tuto zkratku již vymysleli i název: „transdiferenciace“.

Konkurence

Jiné týmy badatelů, které vsadily na získávání neuronů z kožních buněk (fibroblastů), také již slavily úspěch. Nicméně, jejich přístup má své mouchy.  Ať už je cíl tohoto snažení jakýkoliv (léčba, nebo jen vyšetření stavu), tak v případě použití jako výchozích buněk fibroblastů, je potřeba pacienta podrobit poněkud nepříjemnému zákroku – biopsii. To by nebylo tak zlé, horší je, že než se u takto získaných buněk začne s jejich přeškolováním, musí se nějakou pěstovat mimo tělo v kultuře a pomnožit je nejprve do patřičných počtů.  A právě v tom spočívá zádrhel této metody. Každé prodlužování procedur spojených s kultivací buněk mimo organismus, zvyšuje pravděpodobnost, že u buněk dojde ke vzniku mutací. Ve finále získáme tedy buněk dost, ale mnohé z těchto iPC buněk jsou poněkud vrtošivé. Odborně řečeno karyotypicky nestabilní a je mezi nimi hodně mutantů. Takových, jaké testovaná osoba ve skutečnosti nemá. Jaké závěry se z takového vyšetření dají dělat, netřeba rozebírat. Když to zkrátíme, tak nynější rychlá přeměna buněk poskytuje lepší obraz o stavu nervových buněk pacienta a navíc šetří čas a ten jak známo, jsou peníze.

Cheen Euong Ang, druhý autor studie. Kredit: Stanford University.

Kuchařka

Centrifugací se z krve získají bílé krvinky. Ty se dají do media vhodného pro růst T buněk, obohaceného o protilátky namířené proti CD3/CD28.   Přidají se transcribční faktory Brn2, Ascl1, Myt1l, a Ngn2. Aby se tyto instrukce k přeprogramování genomu dostaly tam, kde mohou začít páchat, co po nich chceme, je potřeba je nejprve nějak do buněk vecpat. Dělá se to pomocí vektorů a je nabíledni, že se takové brutalitě bílé krvinky brání. Stačí jim ale domluvit elektrošokem. Ten do jejich membrány na okamžik udělá díry a je vymalováno. Pak už se nechají na pokoji a dělá se jim jen samé potěšení. Uloží se do „Petriho postýlky“ z buněk gliových (pomocné buňky v mozku) a podstrojuje se jim stálým přísunem čerstvých živin.

Zatímco jako krevní T buňky se honosily povrchovými značkami typickými pro bílé krvinky (jako třeba CD8, CD45 a CD3), po přestálé proceduře s přeprogramováním se už hrdě pyšní excitačními aktivitami zprostředkovanými AMPA receptory. A to lze po právu interpretovat jako přestavbu na funkční neurony pospojované dendritickými výběžky do sítě.

Je šokující jak snadné je z lidských buněk imunitního systému získat neurony. Kredit: Plyšáci.cz

Statistika

S daty lze zacházet všelijak. V abstraktu článku se uvádí, že z jednoho mililitru krve lze získat padesát tisíc neuronů. Když ale tentýž údaj vyjádříme jinak, tak se dostaneme k tomu, že transformace buněk se výzkumníkům daří jen u 6,2 procenta buněk. To už tak bombasticky nevypadá. Slova o akčním potenciálu jsou zajímavá, ale má to háček. Buňka je schopna přijmout impuls od axonů jiných buněk, vést vzruch, ale nezvládá tvořit spoje. Takže to její plnohodnotné funkčnosti moc nesvědčí. Léčit se tím nedá. Celé to pak začne dělat dojem, že to je v podstatě na nic. Nejspíš proto zpráva v řadě jiných o neutronových hvězdách ze souhvězdí Lištičky a stejně lišáckých domácích hvězdách Bakalovi a Babišovi zcela zapadla.

Ale neměla by

Jsou nemoci, které se léčit nedaří a u nichž marně pátráme po tom, co je způsobuje. Tak třeba mozek, o jeho zdravotním stavu nám toho moc neřekne ani nejnovější technická vychytávka v podobě funkční magnetické rezonance. Namátkou jmenujme schizofrenii a autismus. Jediné, co o nich víme je, že jde o poruchy mozkových neuronů a že některé jejich charakteristiky jsou pro nemocné osoby společné. Problém je, že se k neuronům pacientů nedostaneme a o tom, jak fungují jejich geny v centrále (buněčném jádře) si můžeme nechat jen zdát. Snadná příprava neuronů jejich vypěstováním z krve, to je jiná káva. Slibuje nám neuronů habaděj, aniž bychom se osobě museli vrtat v mozku. I když se jedná o neurony, kterými se intelekt a IQ zlepšovat nedá, pro odhalování příčin nemocí to až tak moc nevadí.

Bez nadsázky lze nynější stanfordský počin nazvat malým krůčkem pro buňky krve, za to velký skok pro odhalování příčin neduhů v našich hlavách. Zvláště pokud jde o poruchy zvané polygenetické. Právě těch se ukazuje být víc než dost. Laicky zjednodušeně je lze charakterizovat tak, že se tak dlouho kupí malé změny, až je z toho průser. Odhalit viníky, kteří se skrývají v epigenetických změnách, lze jen porovnáváním stavu na souborech buněk získaných od mnoha osob. S novou metodou už nebudou výzkumníci odkázáni na motorkáře a jim podobné dárce orgánů. Materiál si vypěstují ze vzorku krve, který nám běžně berou téměř při každé návštěvě ambulance. A nejen to. Jak se ukázalo, tak indukované neurony lze vydolovat i z krevních vzorků zmrazených!

Lze očekávat, že dostupnost „materiálu“ v krátké době umožní získat údaje o genové expresi na velkých souborech a z toho už toho počítače zvládnou vyčíst hodně. Troufáme si prognózovat, že nebude trvat dlouho a o stanfordské metodě se bude psát v superlativech a při mnoha příležitostech. A možná, že nejen v souvislosti s příčinami chorobných stavů, ale i léčby. Kdo chce být v biologii „in“, měl by mít povědomí o tom, že „iN“ je zkratka pro indukované neuronové buňky a ty že se získávají transdiferenciací.

Závěr

Vezmeš macaté krevničky, vrazíš do nich čtyři transkripční faktory, přisypeš něco málo aktivátoru forskolinu, blokátoru dorsomorfinu a inhibitoru TGF-β a po třech nedělích z toho vypadnou chytrolíni.

Literatura

Koji Tanabe, Cheen Euong Ang, Soham Chanda, Victor Hipolito Olmos, Daniel Haag, Douglas F. Levinson, Thomas C. Südhof, and Marius Wernig.: "Transdifferentiation of human adult peripheral blood T cells into neurons," PNAS(2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1720273115