Slovem "chiméra" označujeme obvykle přelud nebo klamnou představu. Stejný termín používají ichtyologové pro označení bizarních paryb Holocephali obývajících mořské hlubiny. V antické mytologii byla Chiméra dcerou hadí ženy Echidny a stohlavého obra Tyfóna a k jejím sourozencům patřil trojhlavý pes Kerberos nebo bájná devítihlavá Hydra. Chiméra měla tělo složené ze lva, kozy a draka. Byla postrachem pro okolí, dokud ji několika dobře mířenými šípy neposlal na věčnost hrdina Bellerofontes.
V biotechnologiích se chimérou rozumí organismus vytvořený spojením několika jedinců. Takové chiméry vznikají spontánně i v přírodě a vzácně se s nimi můžeme střetnout i u člověka. V podstatě jde o dvojvaječná dvojčata, jejichž organismy v průběhu raného vývoje v těle matky splynuly v jedno tělo.
Na první pohled nemusí být na lidské chiméře její podivuhodný vznik patrný. Její původ se však nezapře například v případech, kdy mají dvojčata různé otce a ti se výrazně liší například barvou pokožky, vlasů a očí. Chiméra je poskládána z buněk dvou různých, původně samostatných embryí naprosto náhodně. A tak může mít člověk vzniklý splynutím dvou embryí, z nichž jedno má asijského a druhé afrického otce, některé části kůže tmavé po africkém otci a jiné světlé po otci asijském. Podobně může mít chiméra poskládané i další tkáně orgány, od mozku přes krev až po střevo.
Biologové umějí vytvářet zvířecí chiméry uměle. Když například "slepí" časná embrya bílé a černé myši, narodí se chiméra, která má normálně utvořené tělo, ale na kůži je jasně patrné, které části pocházejí z bílé myši a které náleží buňkám černé myši. Takové myší chiméry se narodily poprvé už před padesáti lety. Stejného výsledku lze dosáhnout postupem, při kterém jsou do nitra raného embrya vstříknuty buňky jiného časného zárodku.
Vědci dokážou úspěšně spojit i embrya různých živočišných druhů. V roce 1984 se tak narodil tvor, který byl napůl ovcí a napůl kozou a vysloužil si označení "geep". Vzniklo složením anglických slov "goat" (koza) a "sheep" (ovce). Do češtiny bychom snad mohli anglickou slovní složeninu přeložit jako "kovce". V tomto případě nejde o mezidruhového křížence, tedy hybrida, který by v každé buňce těla nesl směs dědičné informace dvou druhů. V těle mezidruhové chiméry nacházíme v různých místech buňky buď jednoho, nebo druhého živočicha.
Chiméricka myš se svými potomky, u kterých se objevuje jenom jedno barevné schéma. Na rozdíl od matky nemají v těle buňky s jiným genetickým materiálem, které dohromady vytváří její nezvyklý vzhled.
Chimerické spojení ovce a kozy, známé pod označením "geep" (v češtině snad "kovce"). Jak je vidět, obě sady buněk se přímo geneticky nemísí a na těle "kovce" se tak objevují jak oblasti vlnité, tak pokryté chlupy.
Zvířecí orgány lidem
Po technické stránce už bezmála půl století nic nebrání tomu, aby vědci spojovali lidské a zvířecí zárodky a vytvářeli lidsko-zvířecí chiméry. Ale nikdo se o to nepokoušel, protože pro to neexistoval rozumný důvod. Japonský biolog Hiromitsu Nakauchi ovšem letos získal šest milionů dolarů z amerického grantu, za které bude v laboratořích Stanford University vytvářet chiméry obsahující buňky člověka a prasete.
Nakauchiho projekt může vyvolávat asociace s románem G.H. Wellse Ostrov doktor Moreaua, kde se titulní hrdina snaží krutými operacemi proměnit zvířata na lidi. Na rozdíl od velikášského Moreaua je však japonský biolog veden dobrým úmyslem získat pro těžce nemocné lidi orgány k transplantacím.
Není žádným tajemstvím, že jedním z významných limitujících faktorů transplantací je nedostatek vhodných dárců. Vědci a lékaři se pokoušejí toto omezení zdolat nejrůznějšími způsoby. Jedním je například pěstování tkání a orgánů v laboratorních podmínkách. Biomedicína si na tomto poli připsala nejeden úspěch. Podařilo se nahradit pacientům například nefunkční průdušku nebo močový měchýř. Laboratorní tvorba objemných a komplikovaně uspořádaných orgánů, jako je srdce, ledvina, játra nebo plíce, zůstává však stále v plenkách.
Podobně je na tom i obor tzv. xenotransplantací, kde vědci sázejí na prasata s cíleně upravenou dědičnou informací. Orgán obyčejného prasete by sice pacientovi vyhovoval velikostí i výkonem, ale lidský imunitní systém, by jej prakticky okamžitě zničil. Toleranci člověka k prasečím buňkám se snaží vědci navodit dvěma způsoby.
Při prvním jsou v dědičné informaci prasat blokovány geny, jejichž funkce dráždí lidský imunitní systém. Orgány takových prasat by měly být pro imunitu lidského příjemce "méně nápadné". Další postup spočívá ve vnášení lidských genů do dědičné informace prasat. Tyto geny mají za úkol "konejšit" lidský imunitní systém a nedovolit mu razantní atak na transplantovaný prasečí orgán.
Dnes už jsou k dispozici prasata, která v sobě kombinují absenci "naštvávacích" prasečích genů a přítomnost "konejšivých" lidských genů. Jejich orgány se osvědčily při testačních transplantacích opicím. Ty jsou k orgánům obyčejných prasat stejně nesnášenlivé jako člověk, ale s orgány geneticky upravených prasat přežívají i několik týdnů. Snad bude v dohledné době možné využít xenotransplantace aspoň k tomu, aby nemocný člověk překlenul kritické období, kdy mu orgán selhal a vhodný lidský dárce pro transplantaci není k dispozici.
Lidský orgán naroste v praseti
Hiromitsu Nakauchi nabízí pro transplantace ryze lidské orgány narostlé z buněk pacienta. Tím by se vyřešily mnohé problémy současných transplantací orgánů, kdy jsou pacienti dlouhodobě nuceni užívat léky tlumící jejich imunitní systém. Za takto navozenou toleranci k cizímu orgánu mohou zaplatit zvýšenou náchylností k infekcím nebo nádorovým onemocněním.
Nakauchi chce v praseti jako v živém bioreaktoru vypěstovat orgán z "rekvalifikovaných" buněk nemocného. Jeho postup spojuje letitou techniku tvorby chimér s technikou tvorby tzv. indukovaných pluripotentních kmenových buněk, za kterou dostal v roce 2012 jiný japonský biolog Shinya Yamanaka Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.
V prvním kroku vědci nemocnému odeberou trochu jeho vlastních buněk, např. z kůže nebo ze sliznice úst. Speciálním postupem, aktivací čtveřice vybraných genů, jsou tyto buňky plnící v těle jasně určené specializované funkce proměněny na buňky, které v mnoha ohledech připomínají buňky raného zárodku. Vzniknou tak indukované pluripotentní kmenové buňky, jež se neomezeně množí a mají schopnost proměnit se v jakýkoli ze 230 typů buněk tvořících tělo dospělého člověka. Za vhodných podmínek se promění třeba na sval, krvinky, nebo neurony.
Tyto buňky konkrétního pacienta proměněné na univerzální buněčnou surovinu vnesou vědci do prasečího zárodku s upravenou dědičnou informací. Zásah do genů zabrání prasečímu embryu, aby si vytvářelo některý orgán. Nedokáže si například vytvořit svou vlastní prasečí slinivku. Pokud má zárodek k dispozici lidskou univerzální buněčnou surovinu, vytvoří si z nich náhradu za chybějící orgán. Narodí se sele, které má navzdory uměle navozenému genetickému defektu plně vyvinutou slinivku. Ta je ovšem tvořena buňkami nemocného člověka. Pokud je pacient postižen cukrovkou, protože mu v jeho slinivce odumřely buňky produkující hormon inzulín, pak mu za ně v praseti narostla náhrada.
Transplantace těchto buněk by neměly provázet žádné větší komplikace způsobené odmítavou reakcí pacientova imunitního systému, protože by mu byly přenášeny jeho vlastní buňky. Původně by to byly například buňky kůže. Buněčnou "rekvalifikací" v laboratoři a v těle prasete by však byly proměněny na typ buněk, jaký pacient postrádal.
Etické otazníky
Tvorba lidsko-zvířecích chimér vzniklých spojováním lidských a zvířecích zárodků byla vždycky odmítána jako zbytečná a neetická. Jiné lidsko-zvířecí chiméry se však dočkaly uplatnění. Status chiméry splňují například laboratorní myši, kterým vědci transplantovali buňky lidského zhoubného nádoru. Vzniká tak organismus, ve kterém se vyskytují jak zvířecí, tak i lidské buňky. S pomocí těchto chimér vědci získávají nenahraditelné informace o mechanismech rozvoje nádorů, tvorbě metastáz a mohou na nich testovat nové způsoby léčby i nové léky.
Samotná přítomnost lidských buněk ve zvířecím těle tedy nemusí představovat nepřijatelnou situaci. Hodně záleží na tom, kde všude se lidské buňky ve zvířecím těle nacházejí, kolik jich tam je, jak se jejich přítomnost projevuje a v neposlední řadě jak pádný argument můžeme položit na stůl pro tvorbu takové lidsko-zvířecí chiméry.
Chiméra, tedy spojení kozla, lva a hada, na keramické nádobě ze 4. až 5. století př.n.l.
Obecně panují obavy ze zabudování lidských buněk do dvou orgánů zvířete. Prvním je mozek a druhým pohlavní žlázy. Představa, že se narodí prase s mozkem tvořeným do značné míry lidskými buňkami a následně bude vykazovat nápadně zvýšenou inteligenci, je znepokojivá, ba přímo nechutná. Podobně zneklidňující pocity se dostaví při představě kance, který má ve varlatech lidské buňky a produkuje spermie s lidskou dědičnou informací.
Pokud by se takový kanec pářil s prasnicí, která by si ve vaječnících vytvářela lidská vajíčka, mohla by vznikat nejen prasečí embrya oplozením prasečího vajíčka kančí spermií, ale také lidské zárodky po oplození lidského vajíčka lidskou spermií. Nelze vyloučit dokonce ani vznik mezidruhových hybridů, když by kančí spermie oplodnila lidské vajíčko nebo by naopak bylo prasečí vajíčko oplozeno lidskou spermií.
Pojistky proti úniku lidských buněk
Jaroslav PetrJe vzděláním biolog. Pracuje jako vedoucí výzkumný pracovník ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi, kde se zabývá reprodukční biologií a biotechnologiemi hospodářských zvířat. Přednáší externě na České zemědělské univerzitě v Praze a dalších institucích. Je také dlouholetým popularizátorem vědy. Píše například pro Lidové noviny, časopis Vesmír i server Osel.cz. |
Po vnesení lidských "univerzálních" buněk do prasečího zárodku nemůže Nakauchi zabránit tomu, aby se kromě cílené tvorby lidského orgánu pro transplantace nevytvářely v těle vzniklé chiméry i další orgány s různě velkou příměsí lidských buněk. Japonský biolog si je vědom toho, že právě tento aspekt představuje největší slabinu jeho projektu. To je také důvod, proč se stěhuje z Japonska do USA.
Zatímco v Japonsku je tvorba lidsko-zvířecích chimér spojováním zárodků výslovně zakázána, Spojené státy nemají tuto oblast výzkumu nijak omezenou. Platí tam, že co není zakázáno, je povoleno. Nakauchi se pokoušel v Japonsku dosáhnout novely zákona, která by mu dovolila pokračovat v práci. Celý legislativní proces se však zoufale vlekl a japonský biolog se začal obávat, že ho zahraniční konkurence (např. vědci z Číny) nakonec předběhne, a proto změnil působiště.
Nad riziky spojenými s tvorbou lidsko-prasečích chimér ovšem nemávl rukou. Chiméry bude chovat v izolaci, aby se mezi sebou nemohly pářit. Problém s podílem lidských buněk na formování mozku chiméry hodlá vyřešit ještě razantněji. Lidské "univerzální" buňky budou upraveny tak, aby se mohly bez problému měnit na nejrůznější orgány, např. játra, srdce, plíce, ledviny, nebo slinivku. Jakmile však nakročí k proměně v nervové buňky, spustí se v nich sebevražedné procesy, označované souhrnně jako apoptóza. Všechny buňky, které by mohly přispět ke zvýšení intelektu chiméry, samy sebe zabijí.
I tak se vznáší nad Nakauchiho projektem nejeden otazník. Existuje například reálné riziko, že si lidský orgán narostlý v prasečím organismu "půjčí" některé prasečí bílkoviny a bude pak pro lidský imunitní systém obtížně přijatelný. Vědce znepokojuje i potenciální riziko přenosu virů s orgánem, který narostl v praseti a po transplantaci by měl fungovat uvnitř lidského těla. Zda jsou tyto obavy opodstatněné a jestli se neobjeví komplikace, které zatím nikdo nepředvídá, ukážou v nejbližší době výsledky výzkumu v Nakauchiho laboratoři na Stanfordově universitě.
