Dokonalé klonování - jak prosté

Sympatická japonka Haruko Obokata z výzkumného ústavu RIKEN se zapsala nesmazatelně do dějin biologie objevem, který bude mít bezesporu dalekosáhlé dopady.



Zjistila, že pouhým namočením dospělých buněk do mírně kyselého roztoku na necelou půlhodinku dojde k jejich přeměně na pluripotentní buňky, ze kterých lze vypěstovat takřka libovolnou tkáň v těle. A aby toho nebylo málo, takto jednoduše připravené buňky stačí pomocí speciálních chemikálií přetvořit na totipotentní buňky, neboli buňky, které zvládnou i placentu. Buňky, ze kterých může vyrůst nový jedinec.

Zvětšit obrázek Haruko Obokata, RIKEN (Foto: Takuya Isayama)



Výzkum

Obokataová se původně zabývala rostlinami, konkrétně mrkví. Zkoumala vlastnost některých rostlin, kdy se dospělá rostlinná buňka vystavená stresu změní na nediferencovanou kmenovou buňku. Z jediné vystresované buňky pak vyroste kompletní nová rostlina. Mrkev není nutné stresovat nijak významně, stačí ji nakrojit. Obokataovou napadlo, že jde o mocný nástroj matky přírody umožňující opravu poškozených tkání a že by podobné schopnosti mohly mít i savčí buňky.



Na několik let se zavřela do laboratoře a začala trápit myší buňky všemi stupni tortury. Protahovala je pipetou, nechávala je hladovět, trápila je zimou nebo horkem a pořád nic. Nakonec přišla na to, že správnou cestou je koupel v kyselé lázni po dobu jen o trochu kratší než stačí k usmrcení buněk. Aneb vezmi čistý hrnec, do vody přidej trochu octa, vlož buňky a nech louhovat půl hodiny. V tu chvíli měla v ruce naprostou bombu, ale narazila. Nikdo jí to nevěřil.

Kolegy přesvědčila o své pravdě až o mnoho měsíců později a pro nás si spolu s nimi připravila opravdu speciální kousek (Nature). Jinak by jí to asi zbytek světa nevěřil také.



Důkaz místo slibů

Pluripotentní kmenové savčí buňky jsou specifické tím, že je v nich přítomen protein Oct-4. V dospěných buňkách už se nenachází. Z deset dnů staré myši, jejíž buňky fluoreskují za přítomnosti Oct-4, byl odebrán vzorek krve a tým z něj izoloval bílé krvinky neboli lymfocyty. Ty byly vykoupány v kyselé lázni (PH 5,7) po dobu 30 minut. Následně se tým pokusil napěstovat tyto buňky v kultuře.



Ze začátku se toho moc nedělo. Některé buňky odumřely a zbytek stále vypadal jako bílé krvinky. Druhý den ovšem některé buňky začaly světélkovat - neklamná známka přítomnosti proteinu Oct-4. Sedmý den už tento signál pluripotence zářil ze dvou třetin přeživších buněk. Zároveň buňky vykazovaly i další znaky pluripotentních buněk, kterým se podobaly velikostí i tvarem.



Připište si prosím do učebnic, že se takto vytvořené buňky označují přídomkem STAP ("stimulus-triggered acquisition of pluripotency" neboli stimulem spuštěné získání pluripotence).



Aby panovala všeobecná jistota, že jsou STAP buňky skutečně pluripotentní, vstříkl je tým do myšího zárodku ve fázi blastocysty, kdy je v něm přibližně osm buněk. Zárodek do sebe STAP buňky vstřebal a ty se staly nedílnou součástí celého organizmu, přičemž byly přítomny ve všech typech tkání.

Zárodků bylo více a narodily se z nich zdravé myšky, které následně přirozenou cestou porodily potomstvo, jež také obsahovalo STAP buňky. Ty se tak musely stát spermiemi a vajíčky, aby mohly přejít do další generace.



V druhém testu vpravil tým STAP buňky do těla dospělé myši, aby zjistil, jestli se z nich vyvine speciální embryonický nádor zvaný teratom. Tento „betonový“ důkaz pluripotence se skutečně vyvinul.



A to ještě není konec

Samy o sobě se STAP buňky nijak nehrnou do množení. Pokud jsou ale vystaveny specifickým růstovým faktorům, prodělají drobné změny, které jim umožní množit se exponenciálně bez jakýchkoliv chromozomálních abnormalit. Takovýmto buňkám se od nynějška říká STAP kmenové buňky.

Takto upravené buňky se po vpravení do blastocysty nestanou pouze součástí samotného zárodku - ochotně se přemění i na mimotělní tkáně tvořící pupečník a placentu. A to už je hodně silné kafe, neboť jsou to tím pádem „všehoschopné“ totipotentní buňky. Tyto buňky schopné utvořit embryo jsou v zárodku přitomny pouze do fáze několika málo štěpení od okamžiku oplození, a je s nimi možné provádět téměř libovolná kouzla.

V současnosti tým provádí dosud nepublikovaný výzkum, kdy STAP buňky z lymfocytů pěstují do kulovitých shluků, které pak implantují do děloh dospělých myší. Podle nepotvrzených zpráv takto vznikl zárodek, který se vyvíjel přibližně do poloviny těhotenství a pak odumřel...

Další prováděné testy ověřují do jaké míry je možné změnou prostředí přimět STAP buňky k diferenciaci do různých tkání.

Co to znamená?

Kromě toho, že biologové dostali novou hračku, kterou jim nikdo nemůže vzít, jsou možné dopady obrovské.

Potvrdil se známý fakt, že prostředí má na diferenciaci buněk obrovský vliv. Ponovu to jde i pozpátku.

Bude se pátrat po procesech, které mají „oddiferenciaci“ na starost, což může mít velký terapeutický význam.



Metoda je sice zatím ověřena pouze na myších, nicméně nejspíš už se rozjíždějí pokusy na primátech, o Homo Sapiens nemluvě.

Až trapně jednoduchou a levnou metodou je možné z kapky krve v řádu dnů získat lini kmenových buněk konkrétního jedince. Tyto buňky je možné použít k opravám poškozených tkání nebo k pěstování orgánů.

S rozmachem metody CRISPR-Cas v posledním roce je možné provádět cílené genetické modifikace buněk bez virových vektorů, takže pro pacienty s genetickou poruchou by mohlo být možné vytvářet opravené kmenové buňky identické jejich tělu bez hrozby vzniku nádorů a bez odmítavé imunitní reakce.

Poprvé je možné „dokonalé“ klonování, protože odpadá nutnost vkládat jadernou dědičnou informaci do obalu dárcovského vajíčka nesoucího dárcovské mitochondrie.

Muži jsou zbyteční.

Válka klonů může začít.



Zdroj:

http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7485/full/nature12968.html

http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7485/full/nature12969.html



Poznámka redakce: Ano, to je na Nobelovku!

Poznámka redakce č. 2: Nobelovka nebude, autorka nejspíš podváděla: viz http://www.osel.cz/index.php?clanek=7472