Plných dvacet let uteklo od doby, kdy americký biolog Thomas Thomson vypěstoval z lidského embrya zvláštní buňky, o kterých se někdy hovoří jako o „kameni mudrců medicíny“. Kam za tu dobu dospěl výzkum lidských embryonálních kmenových buněk? A jak se naplňují naděje, které do nich vědci vkládali?
Pět dnů staré lidské embryo měří v průměru kolem jedné desetiny milimetru a tvoří jej shluk zhruba stovky buněk. Většina se jich promění v placentu a plodové obaly, které chrání vyvíjející se zárodek. Asi třetina buněk je už v této době předurčena k vývoji v budoucího člověka, v jakýkoli ze zhruba 230 typů buněk dospělého lidského těla. Právě tahle úžasná schopnost „vyučit se“ jakémukoli buněčnému „řemeslu“ tak, jak to potřebuje formující se organismus, nedávala vědcům spát.
Kdyby měli k dispozici neomezenou zásobu takových buněk, mohli by je použít k léčbě nejrůznějších chorob, neduhů a poranění. V laboratoři by z nich vypěstovali kůži pro pacienty s popáleninami, srdeční svalovinu pro oběti infarktu myokardu, neurony k léčbě mozku poničeného Parkinsonovou chorobou… Výčet možných použití nebere konce.
Že nejde o plané naděje, věděli vědci už delší dobu. Z myších embryí dokázali takové buňky získat díky speciálním kultivačním podmínkám. Myší embryonální kmenové buňky se neomezeně množily a na správný podnět zareagovaly proměnou na požadovaný typ buněk dospělé myši. Jenže receptura na kultivaci lidských embryonálních kmenových buněk vědcům unikala mezi prsty.
Thomasi Thomsonovi z americké univerzity Wisconsin-Madison trvalo čtrnáct let, než vyvinul recept pro kultivaci embryonálních kmenových buněk opic. Další tři roky dřiny potřeboval, aby mohl v roce 1998 ohlásit světu zásadní průlom. Proměnil buňky odebrané z lidského embrya na univerzální buněčnou „surovinu“, kterou je možné dále přetvářet na různé typy buněk dospělého člověka.
Nadšení i odpor
Thomsonův počin vyvolal protichůdné reakce. Na jedné straně zavládlo nadšení, protože lidské embryonální kmenové buňky otevíraly do té doby nepředstavitelné možnosti výzkumu a vývoje nových léčebných metod.
Z druhé strany však zaznívaly ostré odsudky. Embryo má potenciál vyvinout se v lidskou bytost. Při proměně v masu „buněčné suroviny“ však tato schopnost nenávratně mizí. To je důvod, proč například římskokatolická církev tvorbu embryonálních kmenových buněk ostře odmítá a kategoricky odsuzuje. Jiná náboženství, například islám, však pohlížejí na tvorbu léčebných buněk z lidského embrya shovívavě a s porozuměním.
Různorodé jsou také přístupy legislativy. V mnoha zemích jsou tvorba a výzkum lidských embryonálních kmenových buněk povoleny za podmínek stanovených zákonem. K těmto zemím patří i Česká republika, která zaujímá ve výzkumu lidských embryonálních kmenových buněk čelní pozice. Vždyť jako jedni z prvních na světě zvládli Thomsonův postup čeští biologové Petr Dvořák a Aleš Hampl pracující tehdy na Mendelově univerzitě v Brně.
Terapeutické klonování
Nasazení lidských embryonálních kmenových buněk k léčbě konkrétních pacientů se staví do cesty problém s tolerováním léčebných buněk imunitním systémem příjemce. Pokud by nemocný vnímal léčebné buňky jako cizorodé, jeho imunitní obrana na ně nekompromisně zaútočí.
Řešení tohoto problému nabízí takzvané terapeutické klonování. Při něm je lidské embryo vytvořeno v laboratoři vnesením jádra pacientovy buňky do lidského vajíčka zbaveného vlastní dědičné informace. Vzniklé embryo a z něj vytvořené embryonální kmenové buňky by pak nesly dědičnou informaci pacienta. Pokud by z nich lékaři následně vypěstovali léčebné buňky, neměl by mít pacient s jejich přijetím žádný problém. Jsou to jeho buňky „přeškolené“ do zcela nové role.
Řada zemí vidí v terapeutickém klonování „přestupní stanici“ k tvorbě lidských klonů a staví metodu mimo zákon. Tenhle postoj zaujali i čeští zákonodárci, když povolili tvorbu lidských embryonálních kmenových buněk výhradně z embryí vzniklých při léčbě neplodnosti „oplozením ve zkumavce“. Nejednou tak vznikne více embryí, než kolik neplodný pár využije. Taková „nadbytečná“ embrya mohou jejich biologičtí rodiče dobrovolně darovat pro výzkum, a tedy i pro tvorbu lidských embryonálních kmenových buněk.
Některé země, například Velká Británie, ale terapeutické klonování za přísně stanových podmínek povolují.
Podvod, který zpozdil výzkum
První dílčí úspěch při pokusech vyrobit jednotlivým pacientům embryonální kmenové buňky „na míru“ terapeutickým klonováním hlásí v roce 2004 jihokorejský tým, který vedl profesor Hwang U-sok. O rok později se může zdát, že náročná technika říká Hwangovi pane. Svět jásá. Spojené státy jsou v šoku. Vláda George W. Bushe omezila výzkum lidských embryonálních kmenových buněk drakonickými nařízeními a teď to vypadá, že Spojeným státům ujíždí vlak. Budou se Američané na stará kolena jezdit léčit do Jižní Koreje?
Záhy je všechno jinak. Na Hwanga se provalí, že výsledky pokusů zfalšoval a embryonální kmenové buňky konkrétních pacientů vypěstovat neumí. Propuká jeden z největších vědeckých skandálů posledních desetiletí. Pro výzkum to znamená těžkou ránu. Řada vědců nadějnou oblast bádání opouští a dávají přednost řešení jiných otázek. A tak teprve v roce 2013 zvládne nástrahy terapeutického klonování ruský biolog Šukrat Mitalipov, působící ve Spojených státech.
Mezitím přichází japonský lékař a biolog Šin’ja Jamanaka s alternativním postupem. Buňky pacientů dokáže proměnit v univerzální buněčnou surovinu pro výrobu jakéhokoli typu léčebných buněk bez fíglů terapeutického klonování. Jen tím, že v buňkách uvede do horečné činnosti čtveřici pečlivě vybraných genů. Tato tvorba léčebných buněk se obejde bez lidských embryí, a je tedy z etického hlediska „čistá“.
Nenahraditelný zlatý standard
V roce 2012 za ni Jamanaka dostává Nobelovu cenu a svět se ptá: Znamená to, že lidským embryonálním kmenovým buňkám zvoní hrana?
„V žádném případě,“ odpovídají biologové včetně Jamanaky a zdůrazňují, že lidské embryonální kmenové buňky jsou stále „zlatým standardem“, s nímž se srovnává vše ostatní. Jamanakovy „kouzelné“ buňky nevyjímaje. K obrovským přednostem lidských embryonálních kmenových buněk patří například jejich krajní neochota propadnout nádorovému bujení. Na první pohled se nádorovým buňkám nápadně podobají. K překročení osudové hranice zhoubného bujení však mají z nepříliš jasných důvodů velkou nechuť.
Dnes představují lidské embryonální kmenové buňky nenahraditelný nástroj pro výzkum mnoha zdravotních poruch. Pomalu se začínají naplňovat i vize jejich využití pro léčbu závažných onemocnění.
Embryonální buňky léčí
Harvardský biolog Douglas Melton vyvinul po patnácti letech náročného výzkumu recept, jak proměnit lidské embryonální kmenové buňky na buňky slinivky produkující inzulin. Meltona žene silný osobní motiv. Jeho dcera je těžká diabetička a on doufá, že transplantace buněk produkujících inzulin dokáže diabetiky vyléčit nebo jim aspoň ulevit. Protože při diabetu I. typu ničí buňky produkující inzulin diabetikův vlastní imunitní systém, musely by se transplantované buňky před tímto imunitním atakem chránit. Melton vkládá naděje do „obalu“, který pustí k buňkám živiny, dovolí jim zbavit se zplodin látkové výměny, nebude bránit průchodu vyrobeného inzulinu a navíc se postaví do cesty útočícímu imunitnímu systému.
Zatímco léčba cukrovky prvního typu je zatím ve stadiu příprav, léčba jiných chorob už se testuje. Na nejméně šesti klinikách jsou v plném proudu zkoušky léčby oční sítnice poškozené takzvanou makulární degenerací. V ekonomicky vyspělých zemích patří toto onemocnění k nejčastějším příčinám těžkého poškození či úplné ztráty zraku. Nedávná studie kalifornských lékařů uvádí, že rok poté, co vnesli do nemocné sítnice pacientů „záplatu“ vypěstovanou z embryonálních kmenových buněk, se dvěma nemocným postupně zlepšil zrak natolik, že jsou opět schopni číst.
Začaly i první zkoušky léčení Parkinsonovy choroby, která propuká poté, co v mozku nemocného odumřou neurony produkující molekuly dopaminu – látky umožňující přenos nervových signálů. Zdá se, že buňky vypěstované z „univerzální suroviny“ embryonálních kmenových buněk by mohly chybějící dopamin v mozku parkinsoniků doplnit.
Pokusy o léčbu dalších chorob zatím váznou na tom, že vědci neumějí z embryonálních kmenových buněk vypěstovat plnohodnotné léčebné buňky. V současnosti jsou k dispozici recepty na produkci buněk jen asi deseti typů. Velké úsilí vědci věnují snahám o vypěstování vajíček a spermií z embryonálních kmenových buněk, protože ty by bylo možné využít při léčbě těch nejtěžších případů neplodnosti. Zatím slavili úspěch u myší, ale lidské buňky stále „zlobí“. Vědci se už ale naučili nelámat nad lidskými embryonálními buňkami hůl.
„Význam lidských embryonálních kmenových buněk není dnes menší, než byl před dvaceti lety, a ani v budoucnu zcela jistě neklesne,“ konstatuje Šin’ja Jamanaka v rozhovoru pro časopis Na ture.
Autor je biolog, profesor České zemědělské univerzity, pracuje ve Výzkumném ústavu živočišné výroby
LN, 7.4.2018