Vybrané články
z týdeníku The Economist

Fantastická zvířata a jak je stvořit

Výzkumníci stvořili embrya, která jsou napůl lidská a napůl opičí. Jednou se mohou stát zdrojem orgánů pro transplantace.

Fantastická zvířata a jak je stvořit
ilustrační foto | Shutterstock.com

Staří Řekové vynikali ve vymýšlení fantastických, bájných zvířat. Chiméra byla například „nesmrtelný tvor, ne člověk, vepředu lev, vzadu plaz, uprostřed koza“. Nakonec ji zabil Bellerofontés, který přiletěl na okřídleném koni Pegasovi.

Ne všechny chiméry jsou však mytické. Biologové tímto výrazem označují organismy, jejichž těla se skládají z geneticky rozdílných buněk. V případě jednovaječných dvojčat se například může stát, že jeden zárodek pohltí druhý. Výsledný jedinec má potom buňky ze dvou různých genomů. Na forenzní vědecké konferenci v roce 2019 se například diskutovalo o případu muže po transplantaci kostní dřeně. V kostní dřeni se tvoří nové krvinky a krevní destičky, a proto všechny následné testy DNA jeho krve ukazovaly, že má genom svého dárce, nikoli svůj vlastní. (Ještě překvapivější potom bylo, když vědci dárcovu DNA našli i ve stěrech z mužových tváří a v jeho spermatu.)

Čilá spolupráce

Vědci už desítky let experimentují s mezidruhovými chimérami, tedy organismy složenými jako v řeckých bájích ze zcela odlišných zvířat. Stvořili tak krysomyši, ovcokozy a slepicokřepelky. Nyní Tchao Tchan, čínský biolog z Univerzity vědy a technologie v Kchun-mingu, a tým složený z amerických, čínských a španělských výzkumníků publikovali v magazínu Cell studii, v níž líčí, jak tento princip rozšířili na lidi. Dokázali stvořit embrya, která jsou napůl opičí a napůl lidská.

Při současných pokusech vycházejí z dřívějších prací mnoha jiných výzkumníků. V roce 2017 oznámil Juan Carlos Izpisúa Belmonte, biolog ze Salk Institute v San Diegu, že se mu podařilo vytvořit chimérická lidsko-prasečí embrya. Není však jasné, nakolik lze jeho pokusy označit za úspěšné. Jen asi jedna ze sto tisíc buněk v embryích byla lidská a nebylo jasné, zda vůbec přispívaly k růstu organismu. Tentokrát je to jiné. Zdá se, že lidské buňky s těmi opičími čile spolupracují, nebo alespoň občas.

Vědci začali se 132 embryi makaka jávského. Šest dní po jejich oplodnění do nich injektovali lidské pluripotentní kmenové buňky (HPSC), které se dokážou v těle vyvinout v jakýkoli typ kmenové buňky. Označení lidských buněk fluorescentními značkami potom vědcům umožnilo sledovat, kam se tyto buňky a jejich potomci v rozvíjejícím se embryu přesunuli.

V počátečních fázích vývoje savčího zárodku se vyvíjejí čtyři různé typy buněk. Z epiblastů vznikne samotný organismus, hypoblasty vytvoří žloutkový váček, z trofektodermů vznikne placenta a buňky mezenchymu vytvoří membránu, která obklopí zárodek. Lidské buňky v chimérickém zárodku pronikly do všech čtyř typů tkání, ačkoli ve všech případech byly v menšině; tvořily méně než sedm procent epiblastu, jen pět procent hypoblastu a u zbylých dvou druhů bylo jejich zastoupení ještě menší. 

Společný podnik

Lokalizace buněk patrně ovlivnila, jaké proteiny vyprodukovaly. Lidské buňky v chimérickém epiblastu se chovaly spíše jako ty, které nalezneme v lidských zárodcích, než v těch opičích. Totéž však neplatilo pro lidské buňky v hypoblastu nebo mezenchymu, které se chovaly spíš jako opičí buňky.

Na opičí buňky na oplátku působí přítomnost těch lidských. Výzkumníci zaznamenali celkem 126 různých mezibuněčných interakcí mezi opičími buňkami v chimérických zárodcích oproti pouhým 19 v nechimérických a také markantní rozdíly v aktivitě mnoha genů.

Buňky byly vypěstovány v laboratoři, což samo o sobě přineslo jistá omezení. Počet přeživších embryí začal po patnáctém dni experimentu klesat. Dvacátý den nepřežil žádný zárodek. Stačilo to ovšem k tomu, aby se v embryích rozběhl proces zvaný gastrulace. Jedná se o důležitou vývojovou etapu zárodku, při níž se zárodečné buňky připravují na vytvoření různých orgánů a tkání. Lidským buňkám trvalo déle, než se do tohoto stadia dostaly, než těm opičím. Ale přesto jej dosáhly, čímž se potvrdilo, že lidské buňky nejsou jen pasivními cestujícími, ale aktivně se zapojují do procesu vývoje zárodku.

Říznout do chiméry

Vědci doufají, jim toto biotechnologické kouzlení pomůže dosáhnout dvou cílů. Zaprvé mohou více objasnit složitý proces embryonálního vývoje, což by ve výsledku mohlo vést k objevení léčby některých vrozených onemocnění. Díky chimérám se dokážeme vyhnout některým etickým problémům spojeným s pokusy na lidských zárodcích.

A zadruhé je tu naděje, že by se chimérická zvířata mohla jednoho dne stát zdrojem orgánů pro nemocné lidi. V roce 2017 demonstrovali tento princip japonští vědci, když diabetické myši transplantovali části slinivky, jež předtím rostla v těle chimérické myšokrysy, a vyléčili ji tím. Jestli stejný postup může fungovat i u lidí, je prozatím nejasné. A výzkum lidských chimér je eticky problematický. V Americe mají například federální instituce zákaz financovat takový výzkum. Většina pokusů, o nichž informoval zmiňovaný vědecký článek, se odehrála v Číně.

Pokud se však chimérické lidské orgány stanou realitou, pravděpodobně se nebudou pěstovat na makacích, říká doktor Izpisúa Belmonte. Jako nejpravděpodobnější dárci se jeví prasata (proto se také zmiňovaný pokus z roku 2017 zaměřil na tato zvířata). Rozměry jejich orgánů jsou přibližně stejné jako ty lidské a pokusy na nich – ať už po právu, či nikoli – nevyvolávají takové morální dilema. (Už dnes ostatně prasata poskytují tisícům lidí například náhradní srdeční chlopně.)

Výhodou práce s opicemi, alespoň prozatím, je naopak fakt, že jsou lidem vývojově bližší. To by mělo usnadnit řešení všech otázek kompatibility mezi oběma sadami buněk. Pokud vše půjde dobře, mohli by se vědci při pokusech na našich blízkých bratrancích naučit věci, které by přenesli do práce s podstatně vzdálenějšími prasečími příbuznými. A dosáhnout lepších výsledků.

© 2021 The Economist Newspaper Limited
All rights reserved. Publikováno na základě licence s The Economist, přeloženo týdeníkem Hrot.
Originální článek v angličtině najdete na www.economist.com.

Týdeník hrot

  • Budoucnost robotických šílenců
  • Stát jako hoteliér
Objednat nyní