Na průlom ve využití kmenových buněk stále čekáme

Všechny velké objevy bývají výsledkem geniálních a smělých hypotéz, tvrdé práce, dobrých podmínek, tvůrčí svobody a štěstí. Podobně tomu bylo i v případě takzvaných indukovaných pluripotentních kmenových buněk (induced pluripotent stem cells; iPS buňky), které byly světu představeny před 11 lety.

Začalo to tak, že po pěti letech bezvýsledného experimentování oznámil Kazutoshi Takahashi, postdok na Kyotské univerzitě v Japonsku, svému představenému, že mají na Petriho misce kolonie buněk, které se podobají embryonálním kmenovým buňkám. Buňkám, které mají zázračnou vlastnost diferencovat do jakéhokoliv buněčného typu dospělého těla.

Jeho představený, Shinya Yamanaka, se sice běžel podívat, ale byl skeptický. Kazutoshi totiž pouhé dva týdny před tím infikoval myší kožní fibroblasty, tedy buňky vazivové tkáně, virem, který se jako nosič používá pro přenos genetické informace. Yamanaka pečlivě vybral 24 genů, ty byly vpraveny do fibroblastů, a nyní se díval na výsledek toto pokusu. „To musí být nějaká chyba. Musíme udělat experiment znovu“.

Začala intenzivní práce. Kolonie buněk se objevily pokaždé a během dvou měsíců bylo vyzkoušeno obrovské množství kombinací genů, až se vybraly čtyři, které stačily k přeměně fibroblastů na buňky ve všech parametrech připomínající ty embryonální kmenové.

V červnu roku 2006 pak zjevně nervózní Shinya Yamanaka prezentoval na výroční konferenci společnosti pro výzkum kmenových buněk v Torontu lámanou angličtinou své výsledky. Téměř nikdo tomu nevěřil. Výsledek bořil desetiletí zažité paradigma, že diferenciace buněk je nevratný proces.

Naštěstí mezi námi seděl Rudolf Jaenisch, guru genetiky z MIT v Cambridge. Léta studoval negenetické, tzv. epigenetické mechanizmy ovlivnění aktivity genů u kmenových buněk a dobře si uvědomoval, že ty čtyři geny, později označované jako Yamanakův koktejl, jsou pro kmenové buňky zásadní. Mohou mít takový zázračný efekt a je tedy svědkem gigantického objevu.

Potom už to šlo ráz na ráz. Jaenisch udělal pár experimentů, které Yamanakovu práci potvrdily, celý svět vědců zabývajících se embryonálními kmenovými buňkami se vrhl na iPS buňky, metody přeměny diferencovaných buněk na kmenové se výrazně vylepšily, Shinya s Jamesem Thomsonem, objevitelem lidských embryonálních kmenových buněk, vytvořil lidské iPS buňky a objevily se první odvážné úvahy a experimenty směřující k použití lidských iPS buněk v medicíně. Nikdo nepochyboval, že za tento objev bude Nobelova cena, a tak se také v roce 2012 stalo. Byla to jedna z nejrychleji udělených Nobelových cen v historii.

Svět v roce 2006 očekával, že iPS buňky brzy změní tvář regenerativní medicíny. Ale následujících 11 let ukázalo, že to nebude tak jednoduché. Zatímco vědeckých článků postavených na modelu iPS buněk každoročně přibývá, klinicky orientovaných publikací nebo dokonce zkoušek je podstatně méně.

Proč tomu tak je, dokumentuje příklad vědkyně Masayo Takahashi z RIKEN Center for Developmental Biology v Kobe, která se zabývala vývojem léčby degenerativních onemocnění sítnice oka pomocí RPE buněk (retinal pigment epithelium cells). Masayo se rychle přeorientovala na iPS buňky, které vytvořila z kožních buněk pacientů trpících onemocněním sítnice. Z nich získala RPE buňky a zahájila první klinické zkoušky využívající iPS buňky na světě.

Vědecký svět je ale kritický a v Jamanakově laboratoři bylo zjištěno, že iPS buňky a z nich získané RPE buňky nesou mutaci, která sice nemá nic společného ani s onemocněním sítnice ani s jiným známým onemocněním, ale klinické zkoušky byly po dvou nadějných letech zastaveny. Až letos byla publikována práce prokazující naprostou bezpečnost iPS buněk získaných z pacientů a klinické zkoušky se znovu mohou rozběhnout.

A nakonec zlatý hřeb. Technologie přípravy iPS buněk se propojila s technologií přesné editace genomu, tzv. CRISPR/Cas9, a nabídla tak medicíně téměř dokonalé modely genetických onemocnění. Je tedy pravděpodobné, že bude bariéra širokého preklinického a klinického využívání iPS buněk brzy prolomena a změní medicínu.

Autor je přednosta Biologické ústavu Lékařské fakulty MU.

Masarykova univerzita | Masaryk university