Badatelé z Oregon Health & Science University vypracovali metodu výroby lidských vajíček z kožních buněk. Zatím jde pouze o experiment, ale už dnes je zřejmé, jak radikálně může změnit léčbu neplodnosti i samotné chápání rodičovství.
Celý proces začíná u obyčejné kožní buňky. V jejím jádře se nachází kompletní genetický materiál konkrétního člověka. Vědci precizně vyříznou toto jádro a přenesou ho do dárcovského oocytu, ze kterého předtím odstranili vlastní genetický materiál.
Výsledkem je hybridní vaječná buňka s cytoplazmou dárkyně a DNA pocházející z kožní buňky konkrétní osoby. Problém spočívá v tom, že takový oocyt má na začátku 46 chromozomů, tedy plnou sadu. Přirozená vaječná buňka jich má 23, protože se musí později spojit s 23 chromozomy ze spermie.
Vědci vyvinuli umělý způsob, jak donutit buňku zbavit se poloviny chromozomů, aby bylo možné oplodnění podobné přirozenému.
Jak funguje přeměna kožní buňky v oocyt
K tomu slouží autorská procedura nazvaná mitomeiosis – kombinace elementů buněčného dělení typického pro růst tkání (mitóza) a toho, který vede ke vzniku rozmnožovacích buněk (meióza). Buňku uvedou do stavu, kdy se chová, jako by procházela přirozeným procesem formování oocytu.
Klíčovou roli v této umělé meióze hraje roskovitin – látka blokující enzymy kontrolující cyklus buněčného dělení. V kombinaci s elektroporací, tedy krátkým elektrickým impulsem, který dočasně otevře buněčnou membránu určitým molekulám, se podaří vynutit netypický typ dělení.
Po takovém zákroku část chromozomů putuje do struktur plnících roli takzvaných polárních tělísek, zatímco v buňce zůstává sada se sníženým počtem chromozomů. Pokud vše půjde podle plánu, buňka se stane haploidní, tedy obsahuje 23 chromozomů – jako klasický lidský oocyt.
Další krok představuje oplodnění pomocí standardní techniky používané při IVF – ICSI (vstříknutí jediné spermie přímo do vajíčka). Tímto způsobem vědci ověřují, zda laboratorně vytvořený oocyt vůbec funguje jako vaječná buňka a zda může zahájit časný vývoj embrya.
Jaká je současná úspěšnost metody a rizika
Z perspektivy biologů představují tyto první výsledky velký krok vpřed. Z pohledu pacienta jde zatím o velmi vzdálenou perspektivu. Z 82 uměle vytvořených oocytů pouze malá část vedla ke vzniku embryí, která přežila do stadia blastocysty, tedy zhruba šestého dne vývoje.
Práve v této fázi embrya standardně putují do dělohy během IVF procedur. Zde se podařilo dosáhnout této úrovně u přibližně 9 procent z nich. Zajímavé je, že při přirozeném oplodnění nebo klasickém IVF také mnoho embryí odumírá dříve – do stadia blastocysty se dostane obvykle pouze 30 až 40 procent.
Všechna embrya vytvořená z oocytů pocházejících z kožních buněk měla závažné chromozomální abnormality znemožňující další zdravý vývoj. Nejčastěji šlo o chybné rozdělení chromozomů mezi vaječnou buňku a struktury odstraňující nadbytek genetického materiálu.
Výsledkem je aneuploidie, tedy nesprávný počet chromozomů nebo jejich přeházené páry. V praxi takové embryo nemá šanci stát se zdravým dítětem. Dalším problémem je absence rekombinace genetické typické pro přirozenou meiózu, tedy výměny fragmentů DNA mezi páry chromozomů. Tento proces zlepšuje kvalitu genové sady u potomstva.
Kdo by mohl v budoucnu z této metody těžit
Pokud se podaří techniku zvládnout, seznam potenciálních příjemců by byl velmi široký. Jde především o osoby, kterým medicína dnes nabízí velmi omezené možnosti biologického rodičovství.
- ženy po onkologické léčbě, u kterých chemoterapie nebo radioterapie zničila vajíčka
- osoby s vrozeným nedostatkem fungujících vaječníků
- ženy, u kterých se ovariální rezerva vyčerpala předčasně
- stejnopohlavní páry toužící po dítěti s genetickým materiálem obou partnerů
- pacienti po transplantaci kostní dřeně
- mladé ženy s genetickými mutacemi ovlivňujícími plodnost
V takové vizi medicíny by stačil malý vzorek kůže k vygenerování oocytu geneticky spojeného s danou osobou. V případě žen by to znamenalo možnost obejít darování cizích vajíček a udržet plnou genetickou vazbu s dítětem.
Nejdále jdoucí scénář se týká mužských párů. Teoreticky nic nebrání vzít kožní buňku od jednoho partnera, přeměnit ji v oocyt a oplodnit semenem druhého. To je zcela nová konfigurace rodičovství, se kterou se právo, medicína ani etika dosud nesetkaly.
Kam směřují další experimenty týmu z OHSU
Tým z Oregon Health & Science University nyní pracuje na tom, aby lépe kontroloval uspořádání chromozomů a jejich rozdělení během umělé meiózy. Jde jak o chemii používaných látek, tak o detaily protokolu elektroporace či dobu trvání jednotlivých etap.
Vědci zdůrazňují, že než někdo pomyslí na aplikaci této techniky v klinikách léčby neplodnosti, uplyne minimálně několik let intenzivního výzkumu. Potřebné jsou také studie na zvířecích modelech a výrazně širší bezpečnostní analýzy.
Badatelé spolupracují s odborníky na embryologii z University of Cambridge a s reprodukčními lékaři z kliniky Mayo Clinic. Cílem je pochopit, proč dochází k chybám v rozdělování chromozomů a jak zajistit správný imprinting genomu.
Výzkumníci testují různé koncentrace roskovina a časování elektrických impulsů. Experimentují také s jinými inhibitory buněčného cyklu, například s reveromycinem nebo purvalaminem, aby zjistili, která kombinace přinese nejlepší výsledky.
Etické dilemy a právní výzvy nové technologie
Když vědci začínají vyrábět gamety z buněk, které původně neměly reprodukční funkci, hranice mezi běžnou tkání a potenciálním počátkem života se začína stírat. Kožní buňka, kterou někdo zanechá na hrnku nebo zubním kartáčku, přestává být pouze biologickým odpadem.
Vyvstává otázka, komu patří reprodukční potenciál zapsaný v tělních buňkách a jak daleko může sahat souhlas s jeho použitím. Část zemí, jako Austrálie, má velmi restriktivní předpisy týkající se vytváření embryí v laboratoři. Právníci upozorňují, že takové experimenty mohou zasahovat do oblastí formálně zakázaných, protože se mění definice toho, co je buňka určená k rozmnožování.
Specialisté na reprodukční medicínu připomínají také nutnost transparentnosti výzkumu a velmi přísného dohledu. Nejde jen o společenský souhlas, ale také o bezpečnost budoucích dětí. Aneuploidie, absence rekombinace, možné poruchy v genomovém imprintingu – to všechno se může promítat do chorob, o kterých dnes víme málo.
Debata se neomezuje na technické otázky. Mění se samotný pojem rodiny založené na genetických vazbách. Dítě pocházející z kožních buněk dvou mužů by mělo zcela jiné uspořádání děděných genomových otisků než miminko z klasického svazku ženy a muže.
Co přináší budoucnost reprodukční medicíny
Pro mnoho lidí takový popis zní abstraktně, proto je užitečné dívat se na to jako na velmi pokročilou formu přeprogramování buňky. Současná biologie již dokáže přeměňovat například kožní buňky v neurony nebo srdeční buňky vytvořením kmenových buněk a jejich další diferenciací zvoleným směrem.
Tvoření oocytů z kožních buněk je dalším krokem na této cestě, jen společensky mnohem citlivějším. Tentokrát nejde o opravu orgánu u konkrétního pacienta, ale o formování genetického materiálu budoucího člověka. Pokud se tato linie výzkumu rozvine, medicína získá mocný nástroj – možnost obnovit plodnost u osob, které z různých důvodů ztratily vajíčka.
V balíčku však dostaneme spoustu dilemat, na která žádná jednoduchá regulace neodpoví. Od praktických otázek bezpečnosti přes záležitosti souhlasu s použitím tkání až po to, jak definovat blízkost a genetickou vazbu v rodinách, které dnešní právo ještě nepředpokládá. Chceš vědět, jak se k tomuto průlomu postaví tvoje země?
