Letošní Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu získali John B. Gurdon a Šinja Jamanaka za objev, že buňky dospělého těla lze "přeškolit" pro jiné funkce a vypěstovat z nich různé buněčné typy, například proměnit vazivovou buňku ve spermii nebo vajíčko.
Embryo vzniklé z oplozeného vajíčka je v prvních dnech svého vývoje tvořeno buňkami, které se mezi sebou nijak neliší. Všechny mají potenciál proměnit se v libovolný buněčný typ dospělého těla. Postupně se však začínají specializovat a svou univerzálnost ztrácejí. V časném stadiu lze ze zárodku odebrat takzvané embryonální kmenové buňky a v laboratoři z nich vypěstovat například nervové buňky nebo buňky srdečního svalu.
Využití v medicíně pro léčbu nemocí a úrazů však naráží na dva problémy. Dospělý člověk embryonální buňky pochopitelně nemá, takže je třeba využít buňky z cizího embrya. V takovém případě však hrozí, že tělo cizí tkáň odmítne podobně jako transplantovaný orgán.
Embryonální kmenové buňky se navíc získávají především z nadbytečných embryí, která vznikla při umělém oplodnění, ale nebyla implantována matce do dělohy. Za jiných okolností by byla zničena, mnozí lidé nicméně mají s jejich využitím coby zdroje kmenových buněk etický problém.
Žába ze střevní buňky
Lze se bez embryonálních kmenových buněk obejít a donutit specializované buňky dospělého těla, aby začaly plnit jinou funkci? Biologové se dlouho domnívali, že je to vyloučeno. Britský biolog John B. Gurdon (79) však v roce 1962 ukázal, že situace není beznadějná.
Ze žabího vajíčka odstranil jádro a nahradil ho jádrem střevní buňky. Z takto upraveného vajíčka se vyvinul zdravý pulec a z něj dospělá žába. Gurdon tím demonstroval, že buňka z dospělého těla ve svém jádře stále nese všechny geny potřebné pro vývoj celého jedince.
V buňce střeva mnohé z těchto genů "spí", ale podmínky, které panují ve vajíčku, je opět aktivují. Gurdon svůj objev učinil na Kalifornském technologickém institutu, od roku 1972 působí na Cambridské univerzitě.
Čtyři geny jako spouštěč proměny
Ale šlo by to i bez pomoci vajíčka? Lze změnit tvar a funkci celé dospělé buňky? Šinja Jamanaka (50) z Kjótské univerzity v roce 2006 prokázal, že ano. Pátral po genech, které embryonálním kmenovým buňkám zajišťují jejich univerzálnost. Postupně zjistil, že do dospělých buněk stačí vložit čtveřici genů, které odstartují proměnu specializované buňky na buňku schopnou vyvinout se v jiný typ. Demonstroval to na myších fibroblastech (buňkách vazivové tkáně), které přeškolil v různé buňky dospělé myši.
Není vyhráno
Takto "omlazené" buňky, které ztratily svou původní specializaci, vědci označují jako pluripotentní. Říkají tím, že z nich mohou vyrůst různé buněčné typy. Nejsou však tak univerzální jako embryonální kmenové buňky. Ty jsou označovány za totipotentní - mohou se vyvinout v libovolnou tělesnou buňku.
Potíž je v tom, že dva ze čtyř genů, které Jamanaka použil, jsou silnými onkogeny. To znamená, že se snadno utrhnou ze řetězu a podnítí buňky k neomezenému dělení. "Schopnost diferenciace na různé typy buněk jde ruku v ruce s potenciálem pro nádorové bujení," vysvětluje Jaroslav Petr z Výzkumného ústavu živočišné výroby. Při jejich použití tedy hrozí vysoké riziko vzniku rakoviny.
Novější postupy se už sice bez jednoho z těchto genů obejdou, stále se však jedná o značně riskantní metodu. Její využití tak prozatím má především experimentální podobu.
Minulý týden například vědci z Kjótské univerzity (Jamanaka nebyl součástí týmu) v časopise Science představili plně funkční myší vajíčka vypěstovaná z fibroblastů (viz aktuální vydání TÝDNE). O rok dříve podobným způsobem vypěstovali myší spermie.
