Vliv přírody na život zvířat. Abstrakt o biologii "vliv člověka na flóru a faunu"
Britští a izraelští vědci byli schopni získat laboratorní podmínky prekurzory lidských vajíček a spermií pomocí kožních buněk, které přeprogramovali do kmenového stavu. Tento vývoj je dalším krokem k vyléčení neplodnosti, přestože jejich výsledky mohou vést k vážným legislativním problémům a rozporům.
Během experimentu byli vědci schopni reprodukovat na lidských buňkách postup, který předtím vyvinuli na myších buňkách. Během tohoto procesu byly iPSC nebo indukované pluripotentní kmenové buňky dříve přeprogramovány do stavu buněčného kmene. Dokázali se diferencovat na téměř jakýkoli typ buněk. Byly použity k získání vajíček se spermiemi, která pak mohou být podrobena operaci umělé oplodnění za účelem mít dítě.
Ještě v roce 2012 Michinori Saitu, pracovník japonské Kjótské univerzity a specialista v oboru kmenových buněk, vytvořil spolu se svými kolegy první umělé primordiální zárodečné buňky, které jsou prekurzory lidských zárodečných buněk. Tyto specifické buňky vznikají ve fázi embryonálního vývoje. Jsou to oni, kdo dávají start vajíčkům nebo spermiím. Saitu je vyrobil „in vitro“ pomocí kožních buněk, které přeprogramoval pomocí technologie iPSC do stavu podobného embryu. Vědci byli schopni dosáhnout podobných výsledků pomocí embryonálních kmenových buněk nebo ESC.
Ukázalo se, že buňky, které Saitu obdržel, se nedokázaly dělit po stádiu progenitoru. Navzdory tomu zjistil, že pokud umístí progenitorové buňky do varlat myší, pomůže jim to vytvořit spermie. Jejich umístění do vaječníků povede k vývoji funkčních vajíček. Je docela možné použít oba vytvořené typy zárodečných buněk pro postup IVF nebo oplodnění in vitro.
Pokusy získat podobné funkční lidské gamety vedly k vytvoření podobných PPC buněk. Jejich účinnost, respektive úroveň tvorby zárodečných buněk z kmenových buněk, se ukázala jako značně nízká. To byla překážka další vývoj výzkum. Navíc předchozí přístup zahrnoval zavedení genů, a proto se použití buněk na klinikách stalo nemožným.
Nyní skupina, která byla vedena Azim Surani z Velké Británie, University of Cambridge a Jacoba Hannah z Izraele, Weizmann Institute of Science, dokázali reprodukovat „první polovinu“ (invitro) Saituova experimentu na lidských buňkách.
Účinnost je na špičkové úrovni
Klíčem k úspěchu výzkumníků bylo určení správného výchozího bodu. Hlavním problémem při replikaci úspěchu s lidskými buňkami byly značné rozdíly mezi myšími a lidskými ESC. Buňky hlodavců jsou poměrně „naivní“: je velmi snadné je přesměrovat na požadovanou diferenciační dráhu. Lidské buňky jsou „připravenější“ a méně přizpůsobivé.
Hanna stále chápala, že je docela možné překonat tyto rozdíly pouhým „opravením“ buněk. On a jeho kolegové o tom hovořili v publikaci z roku 2013. Vědci vytvořili techniku pro přeměnu lidských ESC na naivní, jako jsou ty hlodavců. Vědec říká, že použitím těchto buněk se Saituovým protokolem okamžitě získaly vysoce účinné PPC.
Khanna a Surani spolupracovali na použití ženských a mužských iPSC a ESC k výrobě prekurzorových buněk gamet s účinností od 25 do 40 procent.
Amander Clark, odborník na biologii reprodukce na University of California, poznamenává, že je obzvláště zajímavé, že laboratoře Khanna a Surani našly techniku pro generování pohlavních progenitorových buněk s maximální účinností.
Buňky, které získali, mají obrovské množství PPK tagy. Mají například podobné epigenetické vzorce. Tyto chemické chromozomální modifikace ovlivňují genovou expresi. Tým výzkumníků porovnával proteinové markery umělých a přirozených primordiálních zárodečných buněk (získaných z potracených plodů). Byla odhalena jejich významná podobnost.
Saitu říká, že vynaloží další úsilí na pochopení a kontrolu procesu získávání buněk. Například je pravděpodobné, že v lidských buňkách je klíčovým proteinem SOX17, zatímco u myší je to Sox2.
Další fází práce na hlodavcích bylo zavedení umělých PPC do vaječníků nebo varlat zvířat, aby se z nich vyvinuly funkční reprodukční buňky.
Pravda, Hanna poznamenává, že ani on, ani jeho kolegové ještě nejsou připraveni na podobné experimenty na lidech. Jiní vědci se shodují, že pro zavádění umělých PPC do lidského těla je stále příliš mnoho neznámého.
Podle Hanny vědci přemýšlejí i o možnosti vpravovat umělé lidské PPC do vaječníků nebo varlat myší či jiných zvířat. Pokus zřejmě vyzkouší i na primátech. Pokračování experimentů Saitu a dalších kolegů k dokončení postupu pro vývoj myších vajíček a spermií v kultuře může podle vědce vytvořit přístup, který lze korigovat pro lidi.
Hannah říká, že o tomto tématu stále přemýšlí. Chce vidět, jak bude vědecká komunita reagovat po zveřejnění materiálů.
Clark věří, že je zapotřebí legislativa, která pokryje experimentování s lidskými buňkami, aby se technologie přesunula na kliniku a poskytla určitou možnost obnovení plodnosti některých sterilních žen a mužů. Například ve Spojených státech je na legislativní úrovni zakázáno federální financování projektů, které vytvářejí lidská embrya pro výzkum. Ale to je přesně to, co může být vyžadováno pro testování nové techniky. Omezení je podle Clarka potřeba posunout, nahradit je univerzálními směrnicemi o etice a bezpečnosti výzkumu.
Doufá se, že jednoho dne bude možné získat vajíčka z kožních buněk sterilní ženy a podobným způsobem získat spermie z těla sterilního muže.
Sny o růstu vajíček a spermií mimo lidské tělo zůstávají zatím jen sny. Přestože pokrok v práci s hlodavci byl výraznější než u lidí, i u myší je pro vědce neuvěřitelně obtížné zopakovat předchozí úspěchy.
Podstatou výzkumu je mít čas na aplikaci této techniky u lidí, kteří jinak nemohou mít děti. Jde o to o extrakci buněk z jejich těla, získání z nich pomocí terapeutického klonování kmenových buněk a následném vytvoření vajíček nebo spermií.
Možnost získání vajíčka laboratorní metodou by mohla vyřešit další významný problém, který vzniká při použití terapeutického klonování. Mluvíme o neuvěřitelné potřebě vajec.
Už v roce 2003 získali američtí vědci podobná vajíčka z myších kmenových buněk. A japonští vědci získali buňky podobné spermiím. K tomu nepotřebovali žádné speciální triky. Kmenové buňky lze snadno diferencovat různé typy buňky. Některé z nich se také vyvinuly v embryonální gamety.
Pak vedl George Daly Skupina vědců z Boston Harvard Medical School (USA) se pokusila zavést zárodečné buňky odvozené z kmenových buněk do obyčejného myšího vajíčka. Hledali, jestli by ji mohli oplodnit. Polovina výsledných embryí byla schopna dosáhnout dvoubuněčného stadia a pětina z nich dosáhla zárodečného váčku.
Pravda, za dva roky, po transplantaci tohoto embryonálního vaku do myší samice, se těhotenství nikdy nerozvinulo. Nahlásil to Paul Leroux, jeden z členů této skupiny.
Australská skupina Orly Lacham-Kaplana z Monash University na konferenci uvedli, že se poprvé pokusili získat myší vejce pomocí stejné metody, kterou neúspěšně použil Lerouxův tým v roce 2003. Australané byli schopni uspět pomocí vzorků získaných z prepubertálního hlodavce. Lacham-Kaplan ujišťuje, že se snaží reprodukovat přirozené růstové faktory.
Je pravděpodobné, že pokusy o získání vajíček a spermií se brzy stanou oblastí čistě akademického zájmu. Ostatně mnoho překážek ještě nebylo překonáno.
To se netýká pouze takových originálních osobností světa vědy jako např Severino Antinor. Tato kontroverzní postava se zabývá problematikou oplodnění a nyní se přestěhovala do Moskvy, kde není jeho činnost zakázána. Novinářům už řekl, že právě zde dokázal pomoci třem mužům, kteří nebyli schopni produkovat sperma. Odebral kmenové buňky z dárcovských buněk a poté je injikoval do vaječníků pacientek.
Pokud je to pravda, pak je tento postup velmi nebezpečný; kmenové buňky u myší způsobují teratom, zhoubný nádor. Podle Antinoriho biopsie neodhalila žádné známky rakoviny. Některé oblasti varlat se však dokázaly regenerovat, ačkoli se u žádného z mužů nezačalo tvořit spermie. Podle něj dále plánuje získat zárodečné buňky metodou Daly a Aflatunyan a zavést je místo kmenových buněk do varlat.