Imitace lidského embrya vzniká bez vajíčka a spermií. Pro vědu je neocenitelná, ale vědci naráží na etiku

Když něco vypadá, plave a kváká jako kachna, bude to patrně kachna. Nad „biologickými objekty“, které vypadají jako lidské embryo a chovají se jako lidské embryo, však vedou biologové, lékaři a bioetici sáhodlouhé diskuse. Jedná se o lidské embryo nebo ne?

Ruský vědec plánuje zásahy do genomu lidských embryí

A právě tahle diskuse plane plnou silou v reakci na průlomovou studii týmu Jacoba Hanny z Weizmannova vědeckého institutu v izraelském Rechovotu publikované ve vědeckém časopise Nature.

Hanna a spol. nejsou první (a zcela jistě ani poslední), kdo se pokusil vytvořit lidské embryo v laboratoři z tzv. pluripotentních kmenových buněk. Tyto buňky vykazují dvě základní vlastnosti. Bez omezení se množí a v příhodných podmínkách se promění v jakýkoli typ buněk dospělého těla. Mohou z nich vznikat neurony, svalové buňky, červené i bílé krvinky, ale třeba i vajíčka nebo spermie.

Když je vědci kultivují za speciálních podmínek vytvářejí „shluky“, které vykazují řadu charakteristik časného lidského embrya starého zhruba pět dní. Jejich vývojová schopnost je omezená. Z takové „imitace embrya“ by se rozhodně nenarodil člověk. Na druhé straně ale jejich vlastnosti imitují skutečné lidské embryo natolik, že se na nich dá provádět smysluplný výzkum.

Smíme dělat vše, co umíme? Vědci vytvořili opičí embrya s lidskými buňkami

Základní otázka bioetiky, zda smíme dělat všechno, co umíme, se tu přímo nabízí. Můžeme na těchto „embryoidech“ provádět výzkum, který bychom s lidskými embryi nepovolili? Je fakt, že se z embryoidu nemůže vyvinout člověk, dostatečným argumentem pro povolení takových experimentů? Pro někoho zcela jistě ano, pro jiného ani náhodou.

Titulní foto je pouze ilustrační.

Jak vyrobit lidské embryo

Nelehkou bioetickou otázku ještě více komplikuje každý nový experiment, v kterém je imitace skutečného embrya ještě věrnější a ubyde zásadních nedostatků.

Otázka, zda můžeme v laboratoři vytvořený embryoid nápadně podobný skutečnému embryu použít pro výzkum plodnosti, růstu tkání či testování léků a zdokonalit poznání procesů formujících člověka v prvních týdnech jeho existence, vystoupila do popředí poté, co Jacob Hanna se svým týmem úspěšně udržel lidský embryoid v laboratoři při životě 14 dní.

Předchozí studie embryoidů vytvořených z lidských pluripotentních kmenových buněk nedisponovaly přesným modelem lidského embrya, protože tyto „imitace“ postrádaly mnoho charakteristických znaků stejně starých „skutečných“ embryí.

Embryoidy z Hannovy laboratoře však všechny odpovídající struktury mají. Nechybí jim například placenta nebo útvary označované jako chorion či žloutkový váček. To vědcům nabízí možnost hledat odpovědi na základní otázky lidského vývoje.

„Drama se odehrává v prvním měsíci. Zbývajících osm měsíců těhotenství je hlavně spousta růstu," říká Hanna. „Ale ten první měsíc je stále z velké části černá skříňka. Náš model lidského embrya odvozený z pluripotentních kmenových buněk nabízí snadný a eticky nekontroverzní způsob, jak do této skříňky nahlédnout. Věrně napodobuje vývoj skutečného lidského embrya, zejména vznik jeho nádherně jemné architektury."

Hanna a spol. použili lidské pluripotentní kmenové buňky ze dvou různých zdrojů. Jedny vznikly přeprogramováním dědičné informace plně specializovaných kožních buněk metodou, za kterou dostal v roce 2012 japonský biolog Shinya Yamanaka Nobelovu cenu. V kožních buňkách stačí na proměnu v pluripotentní kmenové buňky aktivovat čtveřici vybraných genů.  

Další typ pluripotentních kmenových buněk, tzv. embryonální kmenové buňky, byl vypěstován z lidských embryí. Buňky pak vědci rozdělili do tří skupin. První, která se měla vyvinout ve vlastní embryo, byla ponechána v nezměněné podobě.

Druhá a třetí skupina, z nichž se měla vyvinout placenta, žloutkový váček a chorion, byly ošetřeny chemickými látkami, které aktivovaly určité geny a nastartovaly tak vývoj k požadovaným strukturám. Všechny tři typy buněk pak vědci smíchali dohromady. Buňky spontánně vytvářely shluky, z nichž se asi 1 % samovolně organizovalo do komplexních struktur podobných lidskému embryu.

Dva týdny vývoje

„Embryo se řídí samo; nemusíme mu říkat, co má dělat - musíme pouze uvolnit jeho vnitřně zakódovaný potenciál," vysvětluje Hanna. „Důležité je na začátku smíchat správné typy buněk, jež lze získat pouze z kmenových buněk a které v dalším vývoji nic neomezuje. Jakmile to uděláte, model podobný embryu sám řekne: Začínáme!"

Vzniklé struktury – embryoidy - podobné embryu se vyvíjely osm dní mimo dělohu a dosáhly stadia odpovídajícího 14. dni přirozeného vývoje lidského embrya.

„Embryo není statické. Musí mít správné buňky ve správném uspořádání a musí být schopno se vyvíjet. Pak vznikne kompletní model embrya, který pomůže vědcům řešit ty nejzákladnější otázky o tom, co určuje správný embryonální vývoj." říká Hanna a dodává, že k mnoha selháním těhotenství dochází v prvních týdnech, často ještě předtím, než žena vůbec zjistí, že je těhotná.

„Tehdy také vzniká mnoho vrozených vad, i když bývají odhaleny mnohem později. Naše modely mohou být použity k odhalení biochemických a mechanických signálů, které zajišťují správný vývoj v této rané fázi, a způsobů, jak se tento vývoj může pokazit."

Syntetické, laboratorně vypěstované modely embryí také nabízejí možnost, jak obejít omezení experimentů prováděných na živých embryích. K těm patří například ověřování účinků léků nebo jiných látek na vývoj plodu. Výsledky podobných experimentů by mohly vést i k novým technologiím pěstování tkání a orgánů pro transplantace.

Překročíme embryonální Rubikon?

Hanna a spol. ukončili vývoj embryoidu čtrnáctý den. Vyhnuli se tak kontroverzi, která by nastala v případě, že by jejich embryoid bylo přeci jen možné považovat za lidské embryo. Existuje totiž dohoda o tom, že lidské zárodky se v laboratoři nikdy nekultivují déle než právě po dobu dvou týdnů. Zásada byla přijata počátkem 80. let minulého století ve Velké Británii v tzv. Warnock Report, kterou vypracovala početná skupina expertů pod vedením filosofky Mary Warnockové.

V té době ale nikdo neuměl kultivovat lidské embryo déle než devět dní. Dneska se odhaduje, že by bylo možné kultivovat lidská embrya měsíc a nejspíš ještě déle. Hanna například vyvinul kultivační systém, v kterém se myší embryo vyvíjí až do stádia, kdy se objeví mozek a tepající srdce. Nikdo si ale zatím netroufl zopakovat podobný experiment s lidským embryem. Anebo snad nikdo neměl odvahu se k takovým experimentům přiznat?

Mohli bychom překročit hranici 14 dní aspoň s embryoidy? Ty kvalitní, jaké vznikají třeba v laboratoři Jacoba Hanny, by to nejspíše zvládly. Jak vysvětlili izraelští vědci, přínosy takových studií by byly nemalé. Zhruba každý pátý pár má problémy s početím dítěte. Neplodnost stoupá.

I proto by bylo určitě dobré vědět o kritických stádiích vývoje lidského embrya co nejvíce. Už teď je jasné, že výzkum myšího embrya na tyto otázky neodpoví, protože u hlodavců už nejranější fáze vývoje vykazují celou řadu zásadních odlišností. Podobně nelze hledat odpovědi na otázky spojené s vývojem člověka studiem embryí jiných živočichů, jako je například prase.

Troufneme si překročit embryologický Rubikon, nebo budeme dál přešlapovat na jednom jeho břehu a trávit čas spekulacemi o tom, co se nachází na tom protějším?