Slinivka

Japonec Shinya Yamanaka z Kyoto University – průkopník techniky získávání kmenových buněk z buněk kůže. Později se ukázalo, že takto získané buňky zase až tak úplně ty embryonální nahradit neumí.

Slinivka břišní neboli pankreas je součástí trávícího ústrojí. Jde o žlázu s vnější sekrecí. To znamená, že produkuje enzymy, které umožňují trávit potravu (uvolňují se do střeva). Tvoří se zde trypsin (přeměňuje bílkoviny na aminokyseliny), lipáza (přeměňuje tuky na glycerol a mastné kyseliny) a amyláza (přeměňuje sacharidy na glukózu). 
Kromě toho je slinivka (pankreas) současně žlázou s vnitřní sekrecí, neboť vypouští hormony do krevního řečiště. Ty nám regulují hladinu cukru v krvi. Hormony se tvoří ve shlucích buněk, které obdržely označení Langerhansovy ostrůvky. V těchto ostrůvcích se tvoří hormony inzulín, glukagon, v malém množství somatostatin a další látky. Buňky v Langerhansenových ostrůvcích se dělí na alfa-buňky (tvoří glukagon, který zvyšuje hladinu cukru v krvi), beta-buňky (tvoří inzulín, který snižuje hladinu cukru v krvi), gama-buňky (tvoří protein s neznámou funkcí) a delta-buňky (tvoří somatostatin, jenž se podílí na vylučování inzulínu).

Přeprogramování
Doug Melton se svým doktorandem zveřejnili v časopisu Nature, že použitím techniky „přímé přeprogramování“ jsou schopni přeměnit buňky s vnější sekreci (produkují trávící enzymy) na buňky s vnitřní sekrecí (produkují hormon inzulín). Buněk s vnější sekrecí je 95%, zatímco buněk tvořících inzulín je ve slinivce zhruba jedno procento. Těmto buňkám se říká beta buňky. Tyto buňky nám odumírají, když jsme nemocní cukrovkou (diabetes typu I).

Metoda přímého přeprogramování je novátorská v tom, že nepotřebuje pluripotentní kmenové buňky. Vystačí si s normálními buňkami. Proto budí takovou pozornost. George Q. Daley, předseda Mezinárodní komise pro výzkum kmenových buněk, o těchto výsledcích prohlásil: „Tento objev udělal revoluci v tom, co už revolucí je.“  Na mysli měl pokusy s kmenovými pluripotentními buňkami.

Ještě před dvěma lety jsme se domnívali, že léčit lze pouze embryonálními kmenovými buňkami. Pak ale přišel Japonec Shinya Yamanaka z Kyoto University a řekl světu, že to jde i jinak. Převychoval buňky kůže na buňky, jež měly znaky embryonálních kmenových buněk. Pravda, bylo to jen u myší, ale již jsme si zvykli na to, že co se povede u myší, vzápětí někdo udělá i u lidí. Nejinak tomu bylo i v tomto případě. Japonec s tím u myší vyrukoval v červnu loňského roku a v listopadu již americký tým vedený Jamesem Thomsonem použil pro obdobné pokusy lidské kožní buňky (odebrány byly z předkožky), ze kterých pluripotentní buňky vychovali.

Zvětšit obrázek

Oblast myšího pankreatu, která produkuje trávící enzymy. Buňky, do nichž byly vpraveny tři trankripční faktory, svítí zeleně. Červeně svítící místa jsou oblasti, v nichž se začal tvořit inzulín. Modře svítí vlásečnice, které se v tkáni začaly nově tvořit. Rostou směrem k místům, kde se objevuje tvorba inzulínu. (Kredit: Joe Zhou, Melton Laboratoř, Harvard University)

Skepse, snad neopodstatněná
O Meltonově experimentu nyní píše většina médií. Vesměs vše líčí jen v růžových barvách. Soustředí se pouze na holý fakt, že se podařilo z obyčejné buňky slinivky udělat takovou, která tvoří inzulín a jaká že to bude spása pro diabetiky. Přehnaný optimismus nás ale přejde, když se podíváme trochu podrobněji na podstatu objevu. Ke změně buněk (učeně se tomu říká integrace transkripčních faktorů do cílové buňky) použil Meltonův tým viry. Viry vnáší do buněk informaci, podle kterése tvoří bílkovina - transkripční faktor, jež mění spouštění genů vbuňce. I když tým použil viry, které se nezabudovávají do DNA, čímž riziko navození rakoviny omezil, jetoi tak přístup riskantní, který se do klinických experimentů na lidech hned tak nedostane. Vědci sice hledají nějaké chemikálie, kterými by nutnost použití virů obešli, ale v tomto směru zatím nemají v ruce nic.

Ale abychom autorům nekřivdili, nelze jim upřít, že jejich pokusy ukázaly na něco, co jsme dosud nevěděli. Totiž, že existuje ohromná plasticita buněk a to i u dospělých (jinak řečeno již diferenciovaných). Úspěch spočívá v odhalení tří transkripčních faktorů: Ngn3, Pdx1, a MafA . Než na ty správné přišli, trvalo to dva roky. Záviselo to na pátrání v genech, které to mají pod palcem a jež se prostřednictvím proteinů váží na příslušný úsek DNA a řeknou tak buňce, co je třeba zapnout a co vypnout. Překvapující je, že stačí pouhé tři transkripční faktory (zapnout tři geny) k tomu, aby se buňka změnila v jinou buňku, která tvoří zcela odlišnou látku.

Doug Melton: „Ani náš objev přeprogramování dospělých buněk pankreatu nikterak neznamená konec potřeby bádat a pracovat s embryonálními kmenovými buňkami.“

Melton popsal tuto diferenciaci jako proces mnoha postupných kroků. Je to podle něj procházka různými dveřmi, které jsou zpočátku všechny zamčené. Podle toho, kterými dveřmi kam buňka prochází, jak se postupně mění a diferencuje. Dveřními zámky jsou transkripční faktory. Nejprve si vědci položili otázku, kolik takových zámků vlastně je. Dostalo se jim odpovědi, že jich je 1 100. Z tohoto počtu jich je v pankreatu jen ale 200. V místech pankreatu, kde se tvoří inzulín, se exprimuje už jen 28 z těchto genů. Dalším studiem různých buněčných linií se zúžil počet na devět. Následoval poměrně chaotický pokus. Při něm smíchali všech devět faktorů, které zůstaly ve hře, a píchali je myším do pankreatu. Největší efekt zaznamenali u třech faktorů. Zbylých šest bylo méně významných. Melton si zavtipkoval na svůj účet a popsal to slovy: „Jak vidíte je to prosté. Ve zkoušení různých faktorů je veškerá věda. Zapínáme u buněk tři spící geny a snažíme se je přimět nahradit ztracené buňky tvořící inzulín, o něž jsme přišli z důvodu zranění nebo nemoci“.

Jak jsme již naznačili, náš optimismus se od Meltonova liší. Náladu nám kazí sama podstata nemoci. Cukrovka typu I vzniká vzpourou imunitního systému, který ve slinivce napadne buňky produkující inzulín. Postihuje člověka už v mládí a komplikuje mu život kromě jiného tím, že mu narušuje krevní oběh v končetinách, narušuje oční sítnici nebo poškozuje ledviny. Léčba inzulínem zdaleka neodstraní všechny problémy. Proto i případná náprava změnou funkce buněk v pankreatu neřeší příčinu a je prakticky jen jinou formou doplňování inzulínu do organismu, kterou dnes zajišťujeme injekcemi. Nehledě na další problém s dávkováním. Totiž jak zaručit, aby se po takové léčbě nepřevychovalo příliš mnoho buněk a nezačal se tvořit přebytek inzulínu. Větší šanci úlevě pacientům spatřujeme v jiných postupech. Těm tato metoda může sekundovat, ale ne je nahradit. Jedním z takových slibných přístupů, které se snaží jít k podstatě nemoci, je podávání protilátek proti proteinu označenému jako CD3. Ten se vyskytuje na povrchu bílých krvinek ze skupiny lymfocytů. Podáním protilátek proti CD3 se částečně daří zmagořený imunitní systém vracet do reálu. Protilátky utlumí autoimunitní reakci a zvyšují toleranci imunitní obrany k buňkám slinivky. Obranný systém je pak přestává považovat za svého nepřítele.
Slibně se jeví také výzkum v oblasti anti-inkretinů, které podle některých pokusů tvoří střevní buňky a které by mohly být odpovědné za vznik nemoci. Stejně zajímavé jsou pokusy s potlačením funkce hormonu meninu, který zatím  nějakým neznámým způsobem  znepříjemňuje buňkám pankreatu život a jejich reprodukci. Ale to už jsou jiné kapitoly a o těch zase až někdy jindy.ˇ

Zvukový záznam z tiskové konference věnované objevu přeměny buněk.

Pramen: Harvard Stem Cell Institute (HSCI)