Veda opäť posúva hranice poznania a vstupuje do neprebádaných vôd. Vedcom sa podarilo vytvoriť chiméry - hybridné organizmy zložené z ľudských a prasacích buniek. Tento výskum predstavuje pokrok vo vývoji metódy pestovania orgánov na transplantáciu.
Chiméra bola v gréckej mytológii dcérou obra Tyfóna a Echidny - napol žena a napol had. Chiméra mala spredu podobu leva, uprostred kozy a zozadu draka. V modernej vede je chiméra organizmus zložený z buniek dvoch rôznych druhov živočíchov. Tieto modifikované zvieracie embryá predstavujú pokrok v metóde prípravy buniek a orgánov na transplantácie.
Výsledky vyzerajú sľubne, no od prípravy skutočných náhradných orgánov sme ešte ďaleko. To, kde ľudské bunky v chimére skončia, zatiaľ nie je možné kontrolovať. Ak sa na tieto výskumy pozrieme ako na možnosť záchrany ľudských životov, dostanú iný rozmer. Každý deň zomrie v Európe 12 ľudí čakajúcich na transplantáciu orgánu. Darcov je málo a čakacia lehota dlhá. Ak by sme však dokázali potrebný náhradný orgán vypestovať v tele ľudsko-zvieracej chiméry, zachránilo by sa mnoho ľudských životov.
Cesta k medzidruhovým hybridom
Na začiatku výskumu sa vedci zamerali na štúdium možností kríženia veľmi podobných druhov - myší a potkanov. Do embrya myši preto vedci vložili kmeňové bunky potkana. Chiméry myši a potkana sa dožili veku až dvoch rokov. Výsledné jedince tohto medzidruhového kríženia obsahovali rôzne množstvá myšacích a potkaních buniek. Po týchto úspechoch sa mohli biológovia zamerať na kríženie ľudských buniek s bunkami živočícha, ktorý nám je biologicky pomerne blízky.
Aj napriek tomu, že myš predstavuje jeden z najdôležitejších živočíšnych modelov na výskum kmeňových buniek, na prípravu chimér je medzi nami a myšami príliš veľa biologických rozdielov. Do prasacieho embrya vstrekli ľudské pluripotentné kmeňové bunky. Ide o ešte nediferencované bunky, ktoré sa dokážu špecializovať a premeniť na bunky všetkých tkanív.
Výsledné embryo obsahovalo na konci procesu iba jednu ľudskú bunku na 100-tisíc prasacích. Na to, aby sa v takýchto chimérach dali pestovať ľudské orgány, museli by obsahovať väčší podiel ľudských buniek. „Stačilo by, ak by sa efektivita dostala na 0,1 až 1 percento ľudských buniek,“ uviedli vedci.
Pokrok vo výskume a etické otázky
Tento týždeň rovnaký tím vedcov na stretnutí American Association for the Advancement of Science oznámil ďalší pokrok. Podobný úspech sa im podaril u ovce - a úspešnosť bola radovo väčšia. Tentoraz je chimérou jedno z 10-tisíc embryí.
Vedci preferujú ovce pred prasatami z viacerých dôvodov. Ich embryá sa ľahšie získavajú napríklad pomocou umelého oplodnenia a tiež preto, že je u nich potrebná menšie množstvo embryí - až desaťkrát menej než u prasiat. Navyše množstvo orgánov oviec je veľmi podobný tým ľudským, ide najmä o pľúca a srdce. Laboratórne sa už podarilo vytvoriť chiméru ovco-kozy. Vyzerá to teda, že by mohli byť ovčie embryá kombinované s ľudskými génmi. Najdôležitejší je však fakt, že ovčie orgány majú správnu veľkosť pre využitie u ľudí.
Priekopnícky výskum vytvorenia ľudsko-prasacej chiméry sa uskutočnil v Salkovom inštitúte. Vedci použili viac ako 2000 prasiacich embryí, do ktorých v presnej fáze vývinu vložili ľudské kmeňové bunky. Tieto hybridné embryá potom vložili do prasníc a nechali ich vyvíjať sa počas 28 dní (po procese ich zničili v súlade s etickými predpismi). Výsledkom kontroverzného experimentu bolo 4-týždňové embryo obsahujúce ľudskú i prasiaciu DNA. Odborne sa takýmto organizmom hovorí chiméry.
Vkladanie ľudských kmeňových buniek do embryí iných živočíchov vyvoláva odpor a znechutenie u mnohých ľudí. No pozitívny efekt celého výskumu sa uprieť nedá. Ak by sa vedcom skutočne podarilo tento proces zdokonaliť, mohlo by to mať za následok vyliečenie miliónov chorých ľudí po celom svete. Orgány, ktoré ľudia zúfalo potrebujú, by mohli vyrásť doslova „v skúmavke“ a nemuselo by sa čakať na darcu a následne dúfať, či imunitný systém obdarovaného pacienta tento orgán prijme.
Existuje však aj obava, že ľudská DNA vpravená do embrya prasiat by sa mohla dostať do mozgu zvieraťa a ovplyvniť tak jeho vývoj ľudským smerom. „Podľa nás je veľmi malý potenciál k tomu, aby sa u prasaťa vyvinul ľudský mozog,“ bráni výskum doktor Ross a ubezpečuje, že tejto skutočnosti chcú zabrániť.
Jedným zo snov transplantačnej medicíny je získavať orgány pre pacientov priamo z laboratória. Podľa štúdie zverejnenej 26. januára 2017 je tomu ľudstvo opäť o krok bližšie. Informovali o tom genetici zo Salkovho inštitútu v odbornom časopise Cell: stvorili organizmus, ktorý obsahuje bunky z dvoch odlišných živočíšnych druhov, v tomto prípade bravčového a ľudského. Až doteraz to bolo mimo dosah súčasnej vedy, tento druh výskumu ostatne nepodporuje ani väčšina vlád. Salkov inštitút síce sídli v USA, ale americká vláda zakazuje, aby bol takýto výskum financovaný z verejných zdrojov, preto si na tento experiment museli genetici zohnať súkromných darcov.
Cesta k ľudským orgánom začala u potkanov. Vychádzali zo starších prác, v ktorých sa podarilo vytvoriť chiméru potkana a myši. Nedávno sa týmto spôsobom podarilo u myši vyliečiť cukrovku: v potkanovi vypestovali slinivku z myších buniek, ktorú potom transplantovali do chorej myši. Skončilo sa to úspechom - myš sa z cukrovky vyliečila.
Na Salkovom inštitúte išli ešte ďalej: pomocou čoraz obľúbenejšej metódy editácie génov CRISPR sa pokúsili spojiť gény potkanov a prasiat - neuspeli. Prasa a potkan majú príliš veľa genetických odchýlok. Ale veľmi podobná je DNA prasaťa a človeka, tvarovo aj funkčne sú si podobné aj niektoré orgány v ľudskom a prasiacom tele. Experimentovali s tromi druhmi ľudských buniek, u jedného z nich to zabralo; ľudské bunky vpravené do prasiacich embryí sa ujali a embryá prežili. Vedci ich potom vložili do dospelých prasiat, ktoré ich nosili 3-4 týždne. Potom ich vedci zase vybrali a analyzovali.
Výsledok označili za úspech, hoci nie dokonalý. Úspešne prežilo a rástlo 186 chimérických embryí, každé obsahovalo približne 100 000 ľudských buniek. Je to pomerne málo, zdá sa, že ľudské bunky nejakým spôsobom spomaľujú rast embryí.
Medzinárodný tím vedcov vytvoril prasacie embryá, ktoré obsahovali 0,001 percenta ľudských buniek. Odborníci tak dokázali, že skombinovaním genetického materiálu človeka a zvierat je možné vytvoriť takzvané medzidruhové chiméry - organizmy s bunkami dvoch rôznych druhov. Vedci najprv implantovali ľudské kmeňové bunky do prasiacich embryí, ktoré následne na jeden mesiac vložili do maternice prasnice. Metóda sa zatiaľ javí ako neefektívna, keďže z celkovo 2075 embryí sa iba 186 vyvíjalo až do 28. dňa, kým experiment ukončili. Do mozgového tkaniva sa ale nezačali integrovať.
Belmonte s kolegami si myslia, že chiméry s väčším podielom ľudských tkanív by sa dali využiť na testovanie liekov, skúmanie počiatočných fáz ľudských ochorení, porozumenie najranejších fáz vývinu ľudských embryí či pochopenie rozdielov medzi orgánmi odlišných druhov.