Snaha o vyliečenie chorôb, ktoré sužujú ľudstvo, je neustála. Vedci sa každým dňom približujú k prelomovým objavom v liečbe rakoviny a srdcovo-cievnych ochorení, ktoré patria medzi najčastejšie príčiny úmrtia. V tomto kontexte sa objavuje nový, kontroverzný prístup: vytváranie medzidruhových chimér, konkrétne prasačích embryí s ľudskými bunkami. Cieľom je vypestovať ľudské orgány v zvieracích hostiteľoch, čím by sa vyriešil chronický nedostatok orgánov na transplantáciu.
Boj Proti Dedičným Ochoreniam: Úprava Génov Ako Prevencia
Tím vedcov z univerzity Health and Science v Portlande sa zameral na jedinečný experiment, ktorého cieľom je potlačiť choroby ešte predtým, ako sa prejavia. Rozhodli sa odstrániť gény, ktoré nesú dedičnú chorobu. Ide o úspešný pokus, ktorým sa podarilo zabrániť rozšíreniu hypertrofickej kardiomyopatie, dedičného ochorenia srdca, ktoré často postihuje inak zdravých jedincov. Ochorenie je často bez symptómov a smrť prichádza náhle a neočakávane. Pri tomto type dedičného ochorenia dochádza vplyvom nadmerného zhrubnutia steny srdcových komôr alebo ich nadmerného roztiahnutia k nesprávnej funkcii srdca. Šanca na zdedenie takéhoto génu je pomerne vysoká - ak má jeden z rodičov chybnú kópiu génu s názvom MYBPC3, dieťa má až 50% šancu, že genetická mutácia bude prenesená aj na neho.
Vedci však pripúšťajú, že priestor na zlepšenie existuje. Ich metóda zatiaľ dosahuje 72% úspešnosť, no z dlhodobého hľadiska sa ju snažia posunúť na 100%. Zároveň si musia byť istí, že takéto upravovanie génov nespôsobí inú mutáciu embrya. Morálne a etické diskusie o týchto úpravách naďalej prebiehajú, no výskum v tejto oblasti sa neustále rozvíja a zdokonaľuje.
Medzidruhové Kríženie: Od Hororu k Realite?
Myšlienka vkladania ľudských génov do génov zvierat vyvoláva rešpekt a údiv. V mnohých ľuďoch evokuje spomienky na hororové scenáre, no realita je oveľa zložitejšia. Vedcom v USA sa podaril obdivuhodný krok - vytvorili chiméru, bytosť pozostávajúcu z buniek rôznych druhov živočíchov.
Chiméra je mýtická bytosť s telom leva, hlavou leva, kozou hlavou vyrastajúcou z krku a hadím chvostom. Hoci sme od reálnych chimér ďaleko, vedcom sa podarilo vytvoriť chiméru na bunkovej úrovni. Použili viac ako 2000 prasačích embryí, do ktorých v presnej fáze vývinu vložili ľudské kmeňové bunky. Tieto hybridné embryá potom vložili do prasníc a nechali ich vyvíjať sa do prvého trimestra.
Prečítajte si tiež: Materská: šanca na zmenu
Tento proces je náročný. Vedci už v minulosti vkladali bunky iných živočíchov do cudzích embryí, napríklad myších. Na tomto výskume získali skúsenosti a zistili, že sú schopní vytvoriť chiméru. To sa im podarilo vkladaním buniek z potkanov do myšacích embryí. Vedci veria, že časom sa im tento proces podarí zefektívniť a zdokonaliť.
Etické Aspekty a Potenciálny Prínos
Vkladanie ľudských kmeňových buniek do embryí iných živočíchov vyvoláva etické otázky. Ak by sa však vedcom podarilo tento proces zdokonaliť, mohlo by to viesť k vyliečeniu miliónov chorých ľudí po celom svete. Orgány, ktoré ľudia potrebujú, by mohli vyrásť doslova "v skúmavke" a nemuselo by sa čakať na darcu a následne dúfať, či imunitný systém pacienta orgán prijme.
Prasatá Ako Továreň na Ľudské Orgány?
Medicína neustále napreduje. Celé to začalo prenesením ľudských buniek do 13 prasiat s cieľom vyvinúť obličky, ktoré by obsahovali ľudské bunky v pomere 50 až 60 percent (k prasacím). Ešte predtým sa rovnaký princíp uplatnil na myšiach a potkanoch - u potkanov sa vyvinuli orgány myší a naopak.
Problémom pri výskume a procese rastu obličiek sú prasacie bunky, ktoré majú počas vývoja tendenciu konkurovať ľudským bunkám. Je náročné dosiahnuť, aby zastúpenie buniek ľudského pôvodu v obličke prevažovalo. Ústrednou výzvou zostáva dosiahnuť vývin ľudských nervov a ciev, ktoré by obličkou prechádzali bez toho, aby sa vyvíjali v ďalších prasacích orgánoch.
Prelomový Úspech: Ľudský Orgán Dopestovaný v Tele Ošípanej
Siahodlhé zoznamy čakateľov na transplantáciu možno budú už o niekoľko rokov minulosťou. Prelomový úspech medzinárodného tímu vedcov otvára dvere k dopestovaniu ľudského orgánu tvoreného ľudskými bunkami v tele iného živočícha, v tomto prípade ošípanej.
Prečítajte si tiež: Sprievodca pre budúce mamičky: Hudba
Ľudských orgánov je nedostatok a počet ľudí, ktorí potrebujú transplantát, stúpa. Tento rastúci nepomer viedol chirurgov k pokusom transplantovať prasacie obličky a srdce do tela človeka. Procedúry sa zväčša uskutočnili na pacientoch, ktorých mozog bol mŕtvy. A hoci orgány odobrali prasatám, ktoré boli geneticky upravené, aby ich imunitný systém toleroval ľudí, ľudské telo museli nadopovať liekmi na potlačenie imunity. Túžba pomôcť pacientom, ktorí sú po transplantácii doživotne nútení užívať silné imunosupresíva, viedla lekárov hľadať iný prístup.
Ako schodnejšie riešenie sa črtalo dopestovanie ľudských orgánov v tele živočícha, a to použitím kmeňových buniek samotného pacienta. Príjemcovia transplantátov by tak mohli dostať orgány tvorené vlastnými bunkami, čo by znížilo riziko odmietnutia orgánu na minimum. Prvé úspešné pokusy viedli k prasacím embryám, v ktorých tele sa podarilo dopestovať cievy alebo svaly, no nie orgány.
Nový Prístup k Pestovaniu Orgánov
Medzinárodný tím vedený čínskymi biológmi z Biomedicínskeho ústavu v Kantone odhalil hlavné úskalia tohto cieľa. Ukázalo sa napríklad, že ľudské kmeňové bunky boli oproti prasacím bunkám primalé a nedokázali s nimi zladiť svoju aktivitu. Vedci preto v novom výskume zvýšili aktivitu dvojice génov, aby ľudské bunky vnútri zvieracieho embrya držali krok s tými prasacími, čo v konečnom dôsledku odvrátilo ich smrť. Ďalším problémom bol príliš rýchly vývin ľudských tkanív v porovnaní s prasacími tkanivami. Keď ho výskumníci spomalili, rodiace sa orgány sa dokázali lepšie integrovať s okolím.
Vedci takto vylepšené bunky najprv vložili do prasacích embryí, ktoré geneticky upravili tak, aby si nedokázali vyvinúť obličky. Tieto embryá následne vložili do tela samice a nechali ich voľne sa vyvíjať. Ako informujú vo vedeckom časopise Cell Stem Cell, keď ich po mesiaci vybrali a preskúmali, zárodky prasiat si vytvorili zárodky ľudských obličiek.
Riziká a Optimizmus: Cesta k Transplantáciám
Ide o prvý úspech tohto typu, takže získané obličky ešte ani zďaleka nemožno transplantovať ľudskému pacientovi. Dôvodov je viacero. V prvom rade nejde o "hotové" orgány, ich vývin by si vyžiadal podstatne viac času ako jeden mesiac. Taktiež nie je jasné, aká je kvalita dopestovaného tkaniva, inými slovami, nevieme, či by ich výkonnosť stačila ľudskému príjemcovi. Približne tretina buniek v obličkách bola prasacia. Také vysoké percento buniek, ktoré nepatria človeku, by mohlo viesť k odmietnutiu orgánu imunitným systémom pacienta. Autori výskumu sú však optimistickí a odhadujú, že všetky aj ďalšie prekážky sa podarí vyriešiť v priebehu desaťročia. Potom tomu, aby sa ľuďom implantovali orgány z ľudských buniek dopestované v tele ošípanej alebo iného živočícha, nebude brániť nič, aspoň technicky.
Prečítajte si tiež: Etické otázky manipulácií embryí
Etické Výhrady a Potenciálne Riziká
Existujú aj etické výhrady. Ľudské bunky by sa počas vývinu mohli dostať do mozgu a reprodukčných systémov zvierat. Prvý prípad by mohol ovplyvniť mentálne schopnosti živočíchov. Vedci ho pozorovali už počas tohto predbežného a krátkotrvajúceho pokusu.
Ľudsko-Ovčí Hybrid: Ďalší Krok Vpred?
Americkí genetici oznámili, že sa im podaril prelomový krok - vytvorili ľudsko-ovčí hybrid. Takýto organizmus by mohol jedného dňa dávať ľuďom kvalitné orgány vhodné pre transplantácie.
Vďaka tejto metóde budú lekári získavať z oviec orgány vhodné pre transplantácie do ľudského tela. V budúcnosti dokonca orgány vyrábané cielene pre konkrétnych jednotlivcov. Boli by pravdepodobne kompatibilné s ich imunitným systémom, do ovčieho embrya totiž bude možné vložiť DNA daného jedinca. Telo potom nebude mať dôvod orgán odmietnuť.
Odmietanie orgánov je jedným z najväčších problémov dnešných transplantácií. Ak nepochádzajú z jednovaječného dvojčaťa, telo rozozná, že ide o cudzie tkanivo a pokúša sa mu brániť. Lekári potom majú plné ruky práce s tým, aby odpor imunitného systému prelomili.
Transplantácia Zvieracích Orgánov a Chiméry v Praxi
Niekoľko rokov sa ľuďom transplantujú orgány zo zvierat. Napríklad sa to veľmi osvedčilo so srdcom. Cieľom nového výskumu je vypestovať ľudské orgány vo zvieratách - k tomu je však ešte zdĺhavá cesta.
Už pred rokom a pol sa vedcom podarilo vypestovať vo vnútri krysy myšiu slinivku. Vlani obletela správa o tom, že v laboratóriu vznikla ľudsko-prasacia chiméra. Ľudské kmeňové bunky vložili do mladých prasacích embryí, ktoré boli schopné prežiť. Vedci ich však z etických dôvodov nechali žiť len 28 dní. Tento výskum nebol úspešný. Len jedno zo 100 000 embryí obsahovalo ľudskú DNA.
Tento týždeň rovnaký tím vedcov oznámil ďalší pokrok. Podobný úspech sa im podaril u ovce - a úspešnosť bola radovo väčšia. Tentoraz je chimérou jedno z 10-tisíc embryí.
Prečo Vedci Preferujú Ovce?
Vedci popísali, že dosiahli ďalší úspech: ako embryá ovčí, tak aj prasiat, sú upravené genetickými nástrojmi tak, aby sa u nich nevyvinula slinivka. Dúfajú, že práve na mieste chýbajúceho orgánu vyrastie orgán s ľudskými bunkami.
Ovce si vedci vybrali preto, že ich embryá sa ľahšie získavajú napríklad pomocou umelého oplodnenia a tiež preto, že je u nich potreba menšieho 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. Genetici však nezavrhli ani prasatá. Vedcom sa podarilo vytvoriť chiméry - hybridné organizmy zložené z ľudských a prasacích buniek. Výskum predstavuje pokrok vo vývoji metódy pestovania orgánov na transplantáciu.
Perspektívy a Výzvy
Veda je znovu o krok ďalej v neznámych vodách. 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 mnoho ľudí čakajúcich na transplantáciu orgánu. Darcov je málo a čakacia lehota dlhá. Ak by sme dokázali potrebný náhradný orgán vypestovať v tele ľudsko-zvieracej chiméry, zachránilo by sa mnoho ľudských životov.
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. Použili na to vyše 2-tisíc embryí prasiat, ktoré po upravení ľudskými bunkami implantovali do maternice a nechali vyvíjať. Malá úspešnosť prežitia nepredstavuje jediný problém tejto metódy. Na to, aby sa v takýchto chimérach dali pestovať ľudské orgány, museli by obsahovať väčší podiel ľudských buniek.