Orgány pro transplatace bychom si mohli pěstovat v prasatech

  • Vědci už více než dvě dekády zkoumají možnosti vytvořit tzv. mezidruhové chiméry
  • Tyto pokusy by mohly pomoct vyřešit problém s nedostatkem lidských orgánů pro transplantace
  • Teoretickou možností je také pěstování tkání a orgánů ve zkumavce

Již nejméně 20 let badatelé zkoumají možnosti vytvořit tzv. mezidruhové chiméry, tedy jedince, jejichž tkáně by byly složeny z buněk dvou různých živočišných druhů. Anebo ještě lépe, jedince, u kterých by byly specificky jen některé orgány vytvořeny z buněk jiného druhu, než celý ostatní organismus. Před několika týdny vzbudila pozornost zpráva, že badatelé z kalifornského Salkova institutu vytvořili taková lidsko-zvířecí embrya.

Takové pokusy nejsou jen nějakým samoúčelným hraním, ale mohly by mít teoreticky dalekosáhlé praktické využití pro vyřešení problémů s nedostatkem lidských orgánů potřebných pro klinické transplantace. Bylo by totiž např. optimálně potřeba zhruba pětkrát více dárců ledvin, než je v současné době k dispozici. Bylo by jistě úžasné, kdyby se ve vhodných zvířatech daly "pěstovat" lidské orgány určené k transplantaci.

Orgány na míru transplantacím

Je taková science-fiction alespoň trochu reálná? Zdá se, že v principu ano. Doposud něco podobného fungovalo nejlépe v experimentech, ve kterých se vytvářely myšo-potkaní chiméry. Do raných myších embryí (v mikroskopickém stádiu tzv. blastocysty) byly vpravovány potkaní embryonální kmenové buňky, které se v tomto počátečním stádiu vývoje více či méně uchytily a posléze se narodily více či méně „chimérické“ myšky, ve kterých byla část buněk potkaního původu.

Později se začaly dařit i důmyslnější experimenty - myším samičkám byly moderními technikami molekulární genetiky vyřazeny geny, který jsou kriticky důležitý pro vývoj určitého orgánu. V embryu pocházejícím z takto geneticky modifikované myši by se tedy takový orgán nemohl vyvinout.

Když se ale do takových embryí vpravily ve vhodný okamžik kmenové buňky potkana, našly si přednostně ono uprázdněné místo ve vyvíjejícím se zárodku a daly vznik orgánu, který byl většinově složen z potkaních buněk. Tímto způsobem se před několika málo lety podařilo vypěstovat myšky, které měly slinivku břišní (pankreas) složenou téměř výhradně z potkaních buněk (zajímavé a důležité bylo, že tato slinivka dorostla jen do správné myší velikosti).

Zdálo by se tedy, že je otevřena cesta k tomu, abychom obdobně např. v geneticky pozměněných prasatech vypěstovali lidskou slinivku nebo ledvinu.

Takovéto orgány by dokonce mohly mít velkou výhodu oproti nyní používaným orgánům z mrtvých nebo živých lidských dárců – k jejich přípravě by bylo možno použít tzv. indukované kmenové buňky z organismu příjemce transplantátu, takže vzniklý orgán by imunitní systém příjemce neodmítal a nebylo by potřeba používat imunosupresivní léky.

Kde vyrostou lidské náhradní díly?

Bohužel to ale není tak jednoduché – experimenty s myšo-potkaními chimérami se dobře daří proto, že jsou to dva poměrně blízce příbuzné druhy. Naproti tomu člověk a prase (nebo ovce či kráva) jsou druhy evolučně velmi vzdálené. Tomu odpovídaly i ony nedávné výsledky amerických badatelů, kteří vpravili do časných prasečích nebo hovězích zárodků uměle vytvořené lidské kmenové buňky a zjišťovali, jestli se bude vyvíjet embryo i v pokročilejším stádiu obsahující lidské buňky, a v jakých tkáních se budou nacházet.

Ukázalo se, že se lidským buňkám v prasečím prostředí příliš nedařilo. U velké většiny embryí se žádné lidské buňky nenašly, jen u některých se jich něco málo ve svalové tkáni. Přesto lze i tento výsledek považovat za úspěch a potenciálně první krok na dlouhé cestě k úplnému úspěchu.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek

Klepněte pro větší obrázek
I kdyby to bylo technicky možné, opravdu by lidstvu nevadilo udělat z těchto roztomilých zvířat nedobrovolné dárce orgánů?

Jako řešení tohoto problému se samozřejmě nabízí použití namísto prasat některého nám mnohem bližšího druhu - opic, nejlépe lidoopů. To by ale, přinejmenším v případě lidoopů určitě představovalo velký etický problém - bylo by asi těžko přijatelné, aby se pro tento účel ve velkém pěstovali a utráceli šimpanzi.

Další zatím naprosto teoretickou možností by mohlo být pěstování lidských tkání a orgánů z kmenových buněk čistě v laboratorních podmínkách (obrazně řečeno „ve zkumavce“). Je ale pravda, že některé tkáně (např. kousky cév) se takto již podařilo vypěstovat; u složitých orgánů, jako jsou třeba ledviny, skládajících se z mnoha typů složitě uspořádaných buněk to alespoň prozatím není na obzoru.

Existuje ale ještě jedna, sice méně dokonalá, ale zjevně realističtější cesta k vyřešení problému s nedostatkem orgánů k transplantaci. Je to takzvaná xenotransplantace z "humanizovaných" prasat. Už před mnoha lety se zkoušelo, jestli by nešlo transplantovat orgány z prasat nebo ovcí na člověka. Samozřejmě to ale nešlo, protože je imunitní systém odmítl. Tato odmítavá reakce je dokonce mnohem prudší než v případě transplantací lidských orgánů od nepříbuzných dárců a nejde ji vyřešit ani použitím imunosupresivních léků.

Pokud se ale u prasat nahradí několik klíčových prasečích genů lidskými geny, tak se takový modifikovaný prasečí transplantát víceméně chová skoro stejně jako transplantát od jiného člověka.

Ačkoli se na takové „humanizaci“ prasat systematicky pracuje nejméně dvacet let, do klinické praxe se něco takového zatím nedostalo. Existovala totiž velká obava z toho, že v prasečím genomu jsou ukryté takzvané endogenní retroviry, které by se v prostředí lidského organismu mohly probudit a vyvolat nějaké infekční onemocnění, podobně jako jiný retrovirus HIV, který se do lidské populace dostal z afrických lidoopů.

Je ale možné, že se tento xenotransplantační přístup přece jen do praxe dostane, protože se v poslední době podařilo několik desítek (možná i všechny) endogenních retrovirů z prasečího genomu odstranit.

Myslím, že v příštích pěti až deseti letech se ukáže, který z těchto přístupů bude možno použít a prodloužit tak život desetitisícům pacientům doposud marně čekajícím na transplantaci.

Zdroj: Wu J, et al. Interspecies Chimerism with Mammalian Pluripotent Stem Cells. Cell. 2017 Jan 26;168(3):473-486.e15. doi: 10.1016/j.cell.2016.12.036.

Foto: Shutterstock

Témata článku: Věda, Výzkum, Orgány, Medicína, Transplantace

3 komentářů

Nejnovější komentáře

  • El Vigo 12. 3. 2017 10:14:19
    v laboratoři dokázali pěstovat močový měchýř a už dokáží podobné,...
  • David Ruml 10. 3. 2017 16:40:58
    "I kdyby to bylo technicky možné, opravdu by lidstvu nevadilo udělat z...