První studie, která ukazuje vývoj mezidruhové chiméry jako nového zdroje orgánů pro transplantace
Ve studii publikované v Cell1, chiméry – pojmenované podle bájného monstra lva, kozy a hada – jsou poprvé vyrobeny kombinací materiálu z lidí a zvířat. The lidské buňky lze úspěšně vidět růst uvnitř prasete poté, co jsou lidské kmenové buňky (které mají schopnost se vyvinout do jakékoli tkáně) injikovány do prasečího embrya pomocí nejmodernější technologie kmenových buněk.
Tato studie vedená profesorem Juanem Carlosem Izpisuou Belmontem ze Salk Institute for Biological Studies v Kalifornii je obrovským průlomem a průkopnickou prací v pochopení a realizaci potenciálu mezidruhové chiméry a poskytuje bezprecedentní schopnost studovat raný vývoj embrya a orgán formace.
Jak se vyvíjí chiméra člověk-prase?
Autoři však popisují tento proces jako poměrně neefektivní s nízkou úspěšností pouze ~ 9 procent, ale také pozorovali, že lidské buňky úspěšně fungovaly, když byly součástí chiméry člověk-prase. Nízká úspěšnost je připisována především evolučním rozdílům mezi člověkem a prasetem a také nebylo prokázáno, že by se lidské buňky integrovaly do předčasné formy mozkové tkáně. Nízká míra úspěšnosti, ne když stojí, pozorování ukazují, že miliardy buněk v embryu chiméry by stále měly miliony lidských buněk. Samotné testování těchto buněk (dokonce 0.1 % až 1 %) by jistě mělo význam v širším kontextu pro dosažení dlouhodobého porozumění mezidruhové chiméře.
Přibližně ve stejnou dobu byla také publikována související studie chimér v Nature pod vedením Hiromitsu Nakauchi ze Stanfordského institutu pro biologii kmenových buněk a regenerativní medicínu, která uvádí funkční ostrůvky v chimérách potkanů a myší.2.
Etická diskuse kolem chimér, jak daleko můžeme zajít?
Studie týkající se vývoje mezidruhových chimér jsou však také eticky diskutabilní a vzbuzují obavy, do jaké míry lze takové studie provádět a jsou právně a společensky přijatelné. To zahrnuje etickou odpovědnost a právní rozhodovací orgány a také vyvolává několik otázek.
Pokud vezmeme v úvahu všechny etické úvahy, není jisté, zda a člověk-zvířecí chiméra se může někdy narodit. Bylo by etické, kdyby se jeho narozený, ale nepovolený chov množil tak, že by byl sterilní? Otázkou je také to, kolik procent lidských mozkových buněk může být součástí chiméry. Mohla by chiméra potenciálně spadnout do nějaké nepříjemné šedé oblasti jako předmět mezi výzkumem zvířat a lidí. Vědci toho o svém vlastním druhu mnoho nevědí kvůli mnoha překážkám, které brání výzkumu na lidech. Mezi tyto překážky patří žádná podpora výzkumu embryí, zákaz jakýchkoli klinických zkoušek souvisejících se zárodečnou linií (buňky, které se stávají spermiemi nebo vajíčky), genetické modifikace a omezení výzkumu vývojové biologie člověka.
Není pochyb o tom, že vědci budou muset tyto otázky řešit ve vhodnou dobu, spíše než se jim vyhýbat. Takové úsilí poskytne základ a posune cestu pro další výzkum, který je eticky správný a poskytne hlubší vhled do „být člověkem“.
Autoři kategoricky prohlašují, že jejich cílem je především porozumět tomu, jak se buňky dvou různých druhů (zde prasečí a lidské) mísí, diferencují a integrují, a že analyzovali chiméru člověk-prase ve velmi raném stádiu vývoje.
Mnoho výzev, ale obrovská naděje do budoucna
Tato studie je vzrušující, přestože je eticky náročná a představuje první krok k vytvoření transplantovatelných lidských orgánů pomocí velkých zvířat (prase, kráva atd.), jejichž orgán velikost a fyziologie je velmi blízká a podobná lidem. Pokud se však podíváme na současnou studii, úrovně imunitního odmítnutí jsou velmi vysoké, když mluvíme. Příspěvky prasete (buňky z prasete) do každého orgánu, který roste v chiméře, jsou extrémně velkou výzvou pro jakékoli úvahy o úspěšné transplantaci orgánů lidem.
Nicméně skutečnou nadějí do budoucna je zde mít možnost mít a nový zdroj orgánů pro transplantace u lidí pomocí technologií kmenových buněk a genů. To je důležité a aktuální, vzhledem k obrovské potřebě transplantací mezi pacienty, z nichž mnozí zemřou na čekací listině (zejména s potřebami ledvin a jater), a také kvůli obrovskému nedostatku dostatečného počtu dárců.
Autoři tvrdí, že tato studie ovlivní i další související oblasti výzkumu. Pokračující vývoj chimér s relativně větším množstvím lidské tkáně má důsledky a užitečnost při studiu nástupu nemocí u lidí a pro screening léků před zkouškami na lidských účastnících kromě pochopení rozdílů mezi druhy. V této studii nebyla technologie použita pro lidské chiméry, ale teoreticky vzato by mohla být v budoucnu navržena doplňková metodologie ve snaze využít chiméry k výrobě lidských orgánů pro transplantaci. Další práce v této oblasti přinese pohled na možný úspěch a omezení těchto technologií, když se použijí k vývoji chiméry.
Toto je první a klíčová studie o vývoji lidských a zvířecích chimér a dláždí cestu k tomu, aby vědecká komunita lépe pochopila cesty tvorby a vývoje buněk ve zvířecím prostředí.
***
Zdroje)
1. Wu J a kol. 2018. Mezidruhový chimerismus s pluripotentními kmenovými buňkami savců. Buňka. 168 (3). https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.036
2. Yamaguchi T a kol. 2018. Mezidruhová organogeneze vytváří autologní funkční ostrůvky. Příroda. 542. https://doi.org/10.1038/nature21070
