Novákoviny

Předpovědi, že letošní Nobelovy ceny za medicínu a fyziologii se budou nějakým způsobem týkat genetiky, včera před polednem došly naplnění. Nejprestižnější vědecké ocenění dostane britský vědec John B. Gurdon a jeho japonský kolega Šinja Jamanaka za objev postupu, který umožňuje z dospělé buňky znovu udělat buňku kmenovou, tedy takovou, z níž se může později vyvinout jakákoliv tkáň.

"Jejich přelomové objevy zcela změnily náš pohled na vývoj buněk v organismu a na jejich specializaci," říká se ve zdůvodnění výběru oceněných nobelovským výborem skládajícím se z půl stovky profesorů švédského Karolinska Institutet. "Díky nim nyní už víme, že dospělé buňky nejsou pro svůj úkol předurčeny jednou pro vždy, ale že jejich specializaci jde změnit."

Medicína snů

Objevy letošních laureátů nemají jen teoretický význam, ale v budoucnosti mohou zásadním způsobem ovlivnit léčbu nejtěžších onemocnění a úrazů. Z kmenových buněk totiž lze (i když zatím spíš teoreticky) vypěstovat orgány pro transplantace, po nichž by nehrozilo odmítnutí organismem, nahradit nervy poškozené při úrazech, léčit jizvy na srdečním svalu po infarktu, úspěšně bojovat s leukémií a řadu dalších typů rakoviny, degenerativními chorobami včetně obávaného "Alzheimera", cukrovkou 1. typu atd.

K takové medicíně snů ale není možné použít běžné buňky, které se nacházejí v dospělém organismu, protože ty už se plně specializovaly na své úkoly. K tomu jsou potřeba buňky ještě nespecializované, jimž se říká kmenové. Jedním z velkých problémů terapeutického využití je jejich získávání.

obr: Kmenové buňky myší zvýrazněné fluorescenčním barvivem.

Zdroj: Wikipedia

Každý z nás vznikl z jediné kmenové buňky (oplodněného vajíčka), které se pak dělilo na další kmenové buňky a teprve později se z nich vyvinuly specializované buňky tvořící tkáně. V dospělém organismu se sice kmenové buňky také vyskytují, je jich ale málo a jejich schopnosti proměny jsou omezené. Kmenové buňky z embryí sice mají pro tyto účely vlastnosti téměř ideální, jejich využití však brání etická hlediska - a stále častěji i legislativa.

Vědci se proto snaží najít postupy, jak vytvořit kmenové buňky z běžných buněk tkání dospělého organismu - tzv. buňky indukované pluripotentní. Kromě jiného by to mělo výhodu i v tom, že výsledkem by byla tkáň ušitá pacientovi přímo na míru; protože byl měla shodný genetický základ, nehrozily by imunitní reakce a další komplikace léčby. Právě metod přeměny dospělých spacializovaných buněk na pluripotentní se týká práce oceněných vědců.

Ve znamení žab

John Bertrand Gurdon se narodil roku 1933, kromě Oxfordu a Cambridge studoval také na neméně pověstném "Caltech" (California Institute of Technology). Už jako postgraduálnímu studentovi se mu nezdálo dogma, podle kterého dospělá specializované buňka není schopná se změnit na jiný typ.

obr: John B. Gurdon a Šinja Jamanaka, laureáti Nobelovy ceny za medicínu a fyziologii za rok 2912. Jejich objevy by mohly přispět k léčbě nejzávažnějších onemocnění kmenovými buňkami

Dogma tehdy bylo o to silnější, že roku 1952 se Thomas J. King a Robert Briggs pokusili ho ověřit tím, že z vajíček žáby vyňali buněčné jádro a místo něj transplantovali jádra už částečně specializovaných buněk. Výsledky ale nebyly příliš přesvědčivé. Gurdon proto o tři roky později použil sice obdobnou metodu, ale jiný druh žáby - a především jádro z buňky zcela dospělého jedince. Výsledek byl jednoznačný: vylíhli se pulci, kteří byli od "přírodních" k nerozeznání. Dospělá buňka dokázala ve vajíčku fungovat jako plnohodnotná kmenová buňka schopná vytvořit libovolnou tkáň.

Prvotní reakce vědecké komunity byla velmi odmítavá; přijít se zásadním objevem ve věku dvaadvaceti let a v postavení postgraduálního studenta se tehdy považovalo bezmála za drzost. Další experimenty ale výsledky potvrdily, použitý postup se navíc stal základem i pro experimenty s klonováním vyšších živočichů včetně savců.

Na otázku, jestli věří, že jeho objev má význam pro medicínské uplatnění, Gurdon odpovídá jednoznačně kladně. "Myslím, že se to může projevit hned ve dvou oblastech. Kromě samotného pěstování tkání pro terapeutické účely, tak můžeme vytvářet také modelové tkáně a modelové organismy pro ověřování terapeutických postupů před tím, než se uplatní na lidech."

Kód ze čtyř genů

John Gurdon potvrdil, že lze přeprogramovat buněčné jádro, zbývalo ale ještě zjistit, zda se totéž povede i s celou buňkou a bez nutnosti transplantace jádra. Trvalo to dalších 40 let, ale povedlo se: roku 2006 japonský profesor z Kyoto University Šinja Jamanaka přišel na to, že k tomu stačí v buňce vyměnit jen několik málo genů. Na lidských buňkách se to pak povedlo roku 2008.

obr: Gurdonova metoda proměny specializované buňky na kmenovou vyžadovala vyjmout buněčné jádro a nahradit ho jiným. O 40 let později Jamanake zjistil, že stejný výsledek má výměna pouhých čtyř genů

Cesta k tomuto poznání ale byla nelehká a dlouhá - bylo třeba nejen vnášet do dospělých buněk geny a jejich nejrůznější kombinace, ale současně také dlouhodobě sledovat, co to s buňkou dělá. Nakonec se ukázalo, že k tomu, aby se z dospělé buňky stala kmenová pluripotentní buňka, stačí vyměnit pouhé čtyři geny.

Zatím to ale má i svá úskalí. Pro genetické manipulace se používají viry, z nichž mnohé způsobují rakovinné bujení. Souvisí to s tím, že dva ze čtyř klíčových genů mají vliv na vznik rakovinného bujení. Mezi schopností buňky vytvářet různé tkáně a rakovinou tedy zřejmě existuje jakási souvislost. Vědci proto nyní hledají metody, jak nebezpečné úskalí obeplout.

Jamanaka, který se narodil roku 1962, není tak docela neznámý ani nevědecké veřejnosti: roku 2008 ho časopis Time nominoval mezi stovku nejvlivnějších osobností. Zdůvodnění přitom bylo už tehdy prakticky stejné, jako při letošním vyhlášení Nobelovy ceny.

Jan A. Novák

Psáno pro Hospodářské noviny

You have no rights to post comments