Historie výzkumu kmenových buněk

Transkript

1 Historie výzkumu kmenových buněk Miliony lidí na celém světě trpí poruchami zdraví, které jsou výsledkem poškození některých specializovaných buněk jako například buněk srdečního svalu při infarktu, nervových buněk mozku při Parkinsonově či Alzheimerově chorobě, buněk slinivky břišní při diabetu a dalších. Zdá se, že současná medicína má šanci dostat do ruky zcela unikátní nástroj k nápravě těchto závažných poruch. Nástrojem jsou buňky, pro něž je typický enormní potenciál dávat vzniknout v zásadě libovolnému specializovanému buněčnému typu. Tyto unikátní buňky se označují jako buňky kmenové a jejich zdroj lze nalézt nejen ve vyvíjejícím se zárodku, ale také ve speciálních oblastech tkání a orgánů dospělého člověka. Výzkum kmenových buněk není zcela nový. Poznatky vedoucí k buněčným terapiím věda získává již od let, kdy se vědci naučili buněčné kultury rozmnožovat. Postupně přicházeli mnohé další objevy, např. objev růstových faktorů ( za který byla udělena Nobelova cena ), poznatky o embryogenezi, možnost pěstovat embryonální buňky mimo embryo atd. V poslední době přibylo velmi důležité zjištění, že v mozku mohou nové nervové buňky vznikat celý život (i když v malém množství), že tedy jejich počet při narození není definitivní, jak se dlouhou doby myslelo. Tento objev otevírá celou řadu dalších otázek např. o možném využití kmenových buněk v mozku dospělých jedinců, o stimulaci větší produkce nových nervových buněk (neurogeneze), směrování jejich vývoje atd.

2 První polovina 20. století Výzkum a studium většiny kmenových buněk na začátku 20. století bylo spíše velkou neznámou. Výzkum byl limitován relativně malým počtem výzkumníků, laboratoří a také finančních prostředků nutných pro výzkum. Důležitou úlohu při výzkumu buněk schopných sebeobnovy hrály pokusy o transplantaci kostní dřeně. Lékaři se zabývali otázkou, zda-li bude v budoucnu možné provést transplantaci kostní dřeně z jednoho člověka na druhého (alogenní transplantace). Na začátku 20. století, kolem roku 1900, byla prováděna transplantace kostní dřeně pacientům s anémií a leukémií. Ačkoliv tato terapie byla neúspěšná, laboratorní experimenty nakonec ukázaly, že myším, které mají poškozenou kostní dřeň, může být obnoveno zdraví pomocí infuze kostní dřeně do krevního řečiště získané z jiných myší. V roce 1909 Maximov ve své přednášce v nemocnici Charité v Berlíně vyjádřil teorii, že lymfocyty působí jako obecné kmenové buňky a migrují tkáněmi, aby se usídlily ve vhodném mikroprostředí. Tvrdil, že kmenové buňky patří do skupiny mononukleárních buněk a ve své práci se zabýval především morfologií kmenových buněk ( MAXIMOV A., 1909). V roce 1917 německý fyziolog a lékař Artur Pappenheim publikoval svůj předpoklad o existenci nediferencovaných buněk, které nazýval gemeinsame Stammzelle (PAPPENHEIM A. 1917). Pappenheim soustředil svůj zájem zejména v oboru hematologie, zabýval se krvetvornými kmenovými buňkami. Své poznatky shrnul v časopise Folia haematologica a také napsal několik knih. Ve 30. letech 20. století také začal výzkum oplodnění lidských vajíček in vitro, popsaný v časopise Science (1944;100; ), který může být považován za první krok k přípravě hes a klonování. Nadále pokračoval výzkum týkající se transplantací, zabývali se jimi zejména E.Donnell Thomas, M.D. a Joseph E. Murray, M.D. [1] Oba vědci byli průkopníky lékařské terapie, která zahrnovala transplantaci tkáně nebo orgánu z jednoho člověka na druhého. Doktor Murray je průkopníkem transplantace ledvin (první úspěšná transplantace ledvin byla provedena v roce 1954) a doktor Thomas kostní dřeně. Transplantace kostní dřeně pomáhá při řadě závažných onemocnění, jako je leukémie nebo aplastická anémie. Při transplantaci kostní dřeně musí kostní dřeň pokračovat v dělení a dává vznik periferním krevním buňkám po celou dobu života příjemce transplantace, na rozdíl od transplantace ledvin. Transplantace kostní dřeně byla vůbec první formou terapie pomocí kmenových buněk (shrnuto v Human Embryonic STEM CELLS, KIESSLING A. and ANDERSON S.C., 2007). [1] V roce 1990 dostali za svůj výzkum Nobelovu cenu.

3 Druhá polovina 20. století V průběhu druhé poloviny 20. století pokračoval intenzivní výzkum kmenových buněk, vědci a výzkumné laboratoře po celém světě se snažili zejména o rozluštění potenciální schopnosti těchto specializovaných buněk v medicíně. Vědci objevili, že potenciálně největší význam mají kmenové buňky pocházející z časných embryí (viz obrázek 1). Nejdříve se podařilo izolovat kmenové buňky ze zvířat a až o několik let později byly izolovány lidské embryonální kmenové buňky (human embryonic stem cells hescs). Kmenové buňky získané z časných embryí byly použity v řadě experimentů, mimo jiné také k pokusům o léčení některých závažných onemocnění. Obrázek 1: Linie embryonálních kmenových buněk jsou ustaveny převedením buněk embryoblastu (anglicky ICM) do in vitro podmínek a jejich další kultivací. V průběhu 80. a 90. let 20. století zaznamenala věda také obrovský rozvoj v biotechnologii, což následně vedlo k dalšímu pokroku ve výzkumu kmenových buněk. Technika se zaměřením na úpravu genetického materiálu a metod pro růst buněk v laboratořích otevřela dveře zejména pro výzkum hescs. Do výzkumu hescs byly vkládány velké naděje. Zároveň to však, zejména ve Spojených státech, vzbudilo intenzivní veřejnou diskusi, která posléze vedla až k zákazu takovýto výzkum podporovat z federálních prostředků. To vedlo k tomu, že vědci, kteří v přínos takového výzkumu věřili, hledali prostředky jinde než u státu. Získat peníze potřebné k výzkumu jinak než z federálních prostředků bylo poměrně složité, výzkum kmenových buněk ve Spojených státech tedy na nějaký čas stagnoval.

4 50. léta 20. století Od roku 1950 začaly experimenty, které potvrzovaly existenci hematopoetických kmenových buněk (hematopoietic stem cells HSCs) v kostní dřeni. Tyto buňky po transplantaci umožnily ozářeným zvířatům následnou obnovu krvetvorby (FORD C.E., HAMERTON J.L., et al., 1956). Obrázek 2: Lidské mezenchymální kmenové buňky vyrůstající z kostní spikule získané při sedimentaci od dárce kostní dřeně (převzato z NOLTA A. J., 2006). Zralá kostní dřeň obsahuje kromě HSCs také mezenchymové kmenové buňky (mesenchymal stem cells - MSCs), (viz obrázek 2), které mohou být odvozeny od primitivních buněk, schopných diferencovat se s potenciálem MSCs nebo HSCs (HALL F., HAN B., et al., 2001). Krvetvorba je jedním z nejvíce a nejdéle propracovaných modelů studia kmenových buněk a slouží jako vzor pro experimentální práci s jinými systémy kmenových buněk. V letech , pokračoval Dr. Thomas ve výzkumu transplantace kostní dřeně. Ve svém výzkumu použil psy jako modelový systém pro člověka a ustanovil základní pravidla pro úspěšnou transplantaci kostní dřeně (shrnuto v Human Embryonic STEM CELLS, KIESSLING A. and ANDERSON S.C., 2007). Paralelně probíhal výzkum o možnostech kultivace buněk mnohobuněčných organismů in vitro, který pokračoval v průběhu celé druhé poloviny 20. století (viz tabulka). Klinické práce se zcela věnovaly dozráváním lidských oocytů získaných z vaječníků pacienta po stimulaci gonadotropním hormonem (STEPTOE P.C., EDWARDS R. G., 1971). Tyto oocyty byly oplodněny v podmínkách in vitro a dále rostly až do stádia blastocysty 5. den v kultuře a potom do 9. dne, kdy se embryo přeneslo do dělohy pacienta (EDWARDS R.G., SURANI, M.A.H., 1978). Tyto pokusy byly zpočátku neúspěšné, ale zdokonalení podpory luteální fáze vedlo k otěhotnění a později také k narození prvního dítěte (EDWARDS R.G., STEPTOE P.C. et al., 1980).

5 Historie výzkumu in vitro fertilizace (EDWARDS R.G., 2001) Narození prvního zvířete ze zkumavky Systematický soubor dospělých oocytů z pacientových vaječníků Králičí embryonální kmenová buňka roste a dělí se in vitro z vnitřní buněčné masy Prokázání existence králičí linie kmenových buněk Lidské zárodečné vaječné buňky dospěly in vitro do metafáze Injikace buněk do myší blastocysty za vzniku chiméry. [2] 1968 Úspěšné rozmnožení králičí blastocysty Oplození prvního lidského vajíčka In vitro oplodnění lidských oocytů Získání zralých oocytů z lidských folikulů po stimulaci gonadotropiny Lidské oplodnění a embryo rostoucí in vitro do rozvinutí blastocysty Přeměna lidského embrya začíná Lidské embryo roste do 9. dne, novinky o kmenových buňkách Narození prvního dítěte ze zkumavky. [3] 1984 První pokus o produkci lidských kmenových buněk. Rok 1957 byl významný prvním úspěšným pokusem nitrožilní infuze kostní dřeně vážně nemocným pacientům, kteří byli léčeni ozařováním a chemoterapií. Pokus byl proveden v Mary Imogene Bassett Hospital, Cooperstown, USA. O rok později (1958) Jean Dausset identifikoval jeden z mnoha lidských histokompatibilních antigenů. Tyto bílkoviny se nacházejí na povrchu většiny buněk v těle a jsou označovány HLA (human leukocyte antigens). Jde o nejvýznamnější lidský antigenní systém, důležitý z imunologického a transplantačního hlediska. Hlavní funkcí HLA komplexu je účast v prezentaci Ag specifickým receptorům TCR na T lymfocytech. Někdy jsou označovány jako transplantační antigeny, protože v souvislosti s výzkumem transplantační imunity byly vlastně objeveny. [2] Jako chiméra se označuje organismus, který je směsicí geneticky odlišných buněk na úrovni všech tkání a také vytváří pohlavní buňky s genotypem jak dárce, tak příjemce. Chimeričtí jedinci vznikají injikací ES buněk dárce do blastocysty příjemce. První úspěšné pokusy s vytvořením chimér savců (tj. živočichů, jejichž těla se skládají ze dvou nebo více částí těl různých druhů) se datuje počátkem 60. let. Nezávisle na sobě se jimi zabývali Andrei Tarkowski z Polska v roce 1961 a Beatrice Mintz pracující ve Philadelphii v roce V roce 1968 se této problematice věnoval také Richard Gardner. Výsledky výzkumu předznamenaly novou éru manipulace s myšími geny a vedly k většímu porozumění jejich funkce. Jejich tvorba není samoúčelná, pomohla zodpovědět řadu otázek vývojové biologie a našla i praktické uplatnění. [3] Louise Joy Brown z Velké Británie byla prvním narozeným dítětem ze zkumavky.

6 60. léta 20. století V roce 1960 bylo zjištěno, že pluripotentní buňky se nachází v savčím embryu(lanza R., GEARHART J. et al., 2006). V 60. letech byl také popsán teratokarcinom vytvořený z embryonálních zárodečných buněk myší (embryonic germ cells EGs). Embryonální nádorové buňky (embryonal cacinoma cells - EC) byly identifikovány jako druh kmenových buněk, konkrétně jako kmenové buňky teratokarcinomu (obrázek 3). [4] Vědci také zjistili, že lidské blastocysty kultivované in vitro mají ty samé vývojové možnosti jako blastocysty rostoucí in vivo. Tyto pokusy umožnily počátek práce s lidskými kmenovými buňkami pro terapeutické účely. Systematické studium s hematopoetickými buňkami zahájila pionýrská práce Tilla a McCullocha v Torontu začátkem roku Hlavním zaměřením této laboratoře bylo pochopit rozdíl mezi radiosenzitivitou Obrázek 3: Struktury teratomu, které mají v pravé polovině charakter "epidermoidní" cysty, vlevo je zachycena tuková tkáň a sliznice připomínající respirační trakt, zvětšeno 20x (převzato z HES O., HORA M. a kol., Teratom varlete: současná klasifikace z pohledu WHO z roku 2004). normálních a rakovinových buněk. Till a McCulloch také prokázali existenci buňky CFU-S (colony forming unit-spleen) pomocí metody slezinných kolonií (TILL J.E., MCCULLOCH E.A., 1961). V roce 1962 bylo poprvé použito termínu kmenová buňka Goodmanem a Hodgsonem, kteří definovali vztah těchto buněk k obnově krvetvorby u myší po celotělovém ozáření (GOODMAN J.W., HODGSON G.S., 1962). Obrázek 4: Dr. Joseph E. Murray a E. Donnall Thomas. V roce 1990 získali Nobelovu cenu za objevy týkající se orgánové a buněčné transplantace k léčení lidských onemocnění. V roce 1963 vědci na univerzitě v Torontu kvantitativně popsali sebeobnovení aktivity kostní dřeně u myši, které byla kostní dřeň transplantována od jiného jedince. Ve stejném roce doktor Thomas (obrázek 4) na Univerzitě ve Washington Shool of Medicine v Seattlu sestavil tým vědců, kteří začátkem 70. let demonstrovali, že pacienti s leukémií, aplastickou anémií nebo genetickými onemocněními mohou být vyléčeni transplantací kostní dřeně (bone marow transplantation BMT).

7 V roce 1964 Pierce ukázal, že se jediná EC buňka může obnovit nádor a diferencovat se v potomstvo (KLEINSMITH and PIERCE, 1964). Tímto demonstroval, že EC buňky jsou kmenové buňky nádorů (LANZA R.P, GEARHART J., et al., 2006).Roku 1965 a 1966 Gilbert a Lajtha publikovali práce, v nichž rozlišili ve tkáních dospělého organismu tři typy buněk podle charakteristické kinetiky (GILBERT C.V., LAJTHA L.G., 1965). Diferencované buňky, které nejsou schopny buněčného dělení, byly popsány jako typy neproliferující (statické popualace bez známky obnovy během života). Mezi tyto buňky se řadí např. neurony všech typů, buňky srdeční svaloviny (kardiomyocyty) nebo odontoblasty. Další typy pak zahrnují buňky, které se více nebo méně intenzivně dělí. Mezi typy pomale proliferující se řadí např. buňky hladké svaloviny, ledvinných tubulů (nefrony), gliové nebo kostní buňky (osteocyty). Jaterní buňky (hepatocyty), vazivové (fibroblasty), pankreatu nebo epitelová výstelka dýchacího traktu se řadí mezi typy rychle proliferující. Mezi typy velmi rychle proliferující patří např. střevní buňky, krvetvorné buňky a nezralé buňky pokožky. V roce 1968 byla v návaznosti na výzkum transplantace kostní dřeně doktorem Thomasem provedena první úspěšná transplantace u dvojčat, z nichž jeden trpěl několika kombinacemi získané imunitní nedostatečnosti. Transplantace kostní dřeně mezi dvěma identickými dvojčaty zaručovala naprostou HLA (human leukocyte antigens) kompatibilitu mezi dárcem a příjemcem. [4] Teratomy jsou nádory, které obsahují buňky více než jednoho zárodečného listu, zpravidla všech tří zárodečných listů (ektoderm, entoderm, mezoderm). Tyto buňky mohou být fenotypu od časných stádií až po terminálně diferencované. Teratomy mohou být benigní nebo maligní (teratokarcinom). Tento nádor obsahuje různé diferencované buněčné typy zahrnující svaly, nervy a kůži. (LANZA P.R., GEARHART, J.et al. 2006).

8 70. léta 20. století Výzkum transplantace kostní dřeně pokračoval také v 70. letech. V roce 1973 se podařilo transplantovat kostní dřeně mezi nepříbuznými jedinci. Operace byla úspěšně vykonána v roce 1973 v New Yorku. Pětiletý pacient měl vážnou kombinaci syndromu získané imunitní nedostatečnosti, transplantace kostní dřeně od dárce z Dánska nalezeného přes krevní banku mu zachránila život. Tato procedura je v dnešní medicíně rutinní záležitostí a každoročně se po celém světě provádí tisíce úspěšných operací, které zachraňují lidské životy (shrnuto v Human Embryonic STEM CELLS, KIESSLING A. and ANDERSON S.C., 2007). V 70. letech byl také zahájen cílený výzkum zaměřený na léčebné využití transplantací fetální nervové tkáně [5]. Po počátečních pokusech začala být nezralá nervová tkáň transplantována do mozku savců, nejčastěji hlodavců (LE GROS Obrázek 5: Buňky kostní dřeně v kultuře, zvětšeno 200x (převzato z TOMITA S., LI R.K et al., 1999, Autologous transplantation of bone marrow cells improves damaged heart function). C., 1940, GLEES, 1955, DAS, 1971). Tyto práce potvrdily schopnost fetální nervové tkáně růst a diferencovat se v mozku příjemce. Objevily se také myšlenky na terapeutické využití transplantátu a znamenaly bouřlivý rozvoj celé disciplíny. Rozvinuly se regenerativní přístupy usilující o synaptické začlenění transplantátů do hostitelského parenchymu. Terapeutické využití těchto různých směrů neurálních transplantátů slibovalo nový přístup a velkou naději k léčení Parkinsonovy choroby (PD), Huntingtonovy choroby, amyotrofické laterální sklerózy, retinitis pigmentosa, demyelinizačních chorob, chronické bolesti, epilepsie, mozkového a míšního poranění. V roce 1976 publikovali Friedenstein a spol., že dřeňové aspiráty kultivované při vysokém ředění tvoří fibroblastické kolonie (FRIEDENSTEIN A., GORSKAJA U., et al., 1976). Následně Owen a Friedenstein navrhli, že stromální buňky, zvláště dřeňové, mají potenciál generovat progenitory adipocytů a osteocytů (OWEN M., FRIEDENSTEIN A.J., 1988). Což bylo později prokázáno, navíc i se schopností tvořit chondrocyty (KEATING A., SINGER J., et al., 1982). V roce 1978 byly kmenové buňky objeveny v lidské pupečníkové krvi. [5] Samotné dějiny neurálních transplantací však začaly o mnoho let dříve. K nejstarším literárním záznamům o transplantaci nervové tkáně patří publikace W.G. Thompsona z roku 1890 o transplantaci kortexu dospělých psů a koček do mozku dospělých psů a publikace E.H. Dunnové z roku 1917 o transplantaci kortexu desetidenních potkanů dospělým jedincům. V průběhu 20. století byla do mozku transplantována celá řada tkání i jiného původu, např. ledvina, tuková tkáň, brzlík, kůže, duhovka, neoplastické tkáně, periferní nerv, spinální ganglia, které doložily schopnost tkání přežívat neomezeně dlouhou dobu v CNS dospělého

9 hostitele. Tyto studie posléze vedly k pohledu na mozek jako na imunologicky relativně privilegovanou tkáň (BARKER and BILLINGHAM, 1977, RAJU and GROGAN, 1977, HAŠEK aj., 1977, BRENT, 1990, SLOAN aj., 1991, MOKRÝ, 1992, FINSEN aj., 1988). Ke znalostem o chování neurálních transplantátů přispěla i řada experimentů s transplantacemi nervové tkáně na nižších obratlovcích, jejichž cílem bylo převážně studium neurohistogeneze. Ve studiích byly poprvé použity embryonální štěpy, tj. ne dosud plně diferencované nervové tkáně, která po transplantaci dobře přežívá, diferencuje se a integruje se s hostitelským parenchymem. Tyto studie (např. DETWILLER, 1925, WEISS, 1950) potvrdily skutečnost, že i plně rozrostlý a diferencovaný transplantát nedokáže funkčně nahradit chybějící nervové buňky nebo skutečně rekonstruovat chybějící části mozku či opravit poškozené nervové dráhy hostitelského mozku.

10 80. léta 20. století V roce 1981 byla publikována práce popisující odvození linií pluripotentních diploidních embryonálních kmenových (ES embryonic stem) buněk z embryoblastu myších blastocyst (mouse embryonic stem mes), (EVANS M.J., KAUFMAN M.H., 1981) (obrázek 6). Netrvalo dlouho a vědci se je naučili účinně kultivovat a cíleně diferencovat. mes buňky se tak staly významným výzkumným objektem. Napomohly výzkumu procesů, které se odehrávají během embryonálního vývoje a také byly používány k testování léčiv přímo na buněčné kultuře. Největší uplatnění našly při tvorbě tzv. transgenních myší. [6] V polovině 80. let laboratoř doktora Caplana začala experimentovat s pročištěním mesenchymálních kmenových buněk (MSCs mesenchymal s izolací a purifikací mesenchymálních kmenových buněk (Mesenchymal Stem Cells - MSC) z kostní dřeně dospělého člověka (LANZA P.R., GEARHART J., et al., 2006). Zdá se, že mesenchymální kmenové buňky jsou různě roztroušené po těle a mají tu výhodu, že jsou snadno izolovatelné (např. z tukové nebo svalové tkáně). Přibližně 30 % buněk v kostní dřeni se sklonem k plasticitě se považuje za MSCs (PROKOP D., 1997). Ty je možné expandovat in vitro (AZIZI S., STOKES D., et al., 1998) a přimět je, aby se diferencovaly. Kultury MSCs jsou zbaveny hematopoetických progenitorů. Obrázek 6: Schéma izolace ES buňek z blastocysty a následná kultivace na myších embryonálních fibroblastech (převzato z KIRSCHSTEIN a SKIRBOLL, 2001). Skutečnost, že MSCs lze expandovat in vitro a stimulovat je k tvorbě buď kostní, chrupavčité, vazivové, svalové nebo tukové buňky, je činí velmi atraktivními pro tkáňové inženýrství a genové terapie (KOC O., LAZARUS H., 2001). MSCs injikované do cirkulace se mohou integrovat do řady tkání, včetně kostní dřeně, ze které se mohou MSCs i jejich potomci uvolňovat do organismu. MSC buňkami se laboratoř doktora Caplana zabývala již dříve. V začátcích laboratoř vyvinula metodu získání a kultivování nediferencovaných mesenchymálních buněk z vyvíjející se končetiny 4,5 dne starého kuřecího embrya (LANZA P.R., GEARHART J., et al., 2006). Svůj rozvoj zaznamenala také metoda cílené manipulace genomu ES buněk gene targeting. V této metodě jde o to, že klony ES buněk nesoucí genetickou změnu ve formě heterozygota, jsou expandovány in vitro a znovu injikovány do myšího embrya. Vzniknou tak chimérické myši, skládající se ze směsi intaktních buněk a heterozygotně mutovaných buněk. V případě, že se mutované ES buňky diferencují v chimérickém zvířeti na zárodečné buňky, pak určité procento potomků chiméry jsou heterozygotně mutované myši, nesoucí mutaci ve

11 všech buňkách. Křížením těchto heterozygotních myší vzniknou zvířata s homogenní mutací (ad 12). Od roku 1985 gen targeting ES buněk významně změnilo genetický přístup pro odhalení genových funkcí in vivo. Tento přístup poskytuje důležitou informaci pro všechny obory přírodních věd a pro vytváření myších modelů, sloužících ke studiu lidských nemocí. V roce 1989 byla získána klonovaná linie lidských embryonálních nádorových buněk. (HEC human embryonal carcinoma), která může nahradit tkáně ze všech tří základních zárodečných vrstev. Tato linie však měla omezené schopnosti proliferační a diferenciační. [6] Jedinec vzniklý z pohlavních buněk oplodněného vajíčka, do nichž byl uměle vpraven určitý gen, který se obvykle náhodně zabudoval do vlastní dědičné informace.tyto myši mají buďto vnesen určitý gen navíc (tzv. knock-in proces), nebo jim je nějaký gen vyřazen ( knock-out ). Na takovýchto mutantech lze provádět např. výzkum ontogenetického vývoje.

12 90. léta 20. století V roce 1994 byly kultivovány a expandovány lidské blastocysty (BONGSO, 1994). V letech byly ES buňky získané z vnitřní buněčné masy makaků a udržovány v podmínkách in vitro. Tyto buňky byly pluripotentní a diferencovaly se normálně do všech tří základních zárodečných vrstev. Rok 1997 byl převratný zejména v souvislosti s reprodukčním klonováním. Obrovský ohlas veřejnosti způsobilo potvrzení úspěchu pokusu o naklonování prvního savce ze somatické buňky dospělého jedince. Ovce Dolly do historie vstoupila 23. února 1997, kdy byl veřejnosti Skotským výzkumným ústavem potvrzen úspěch pokusu, který vedl profesor Ian Wilmut. Tato událost spustila vlnu vášnivých diskusí o etických hranicích v genetice. Dva roky poté, co se Dolly narodila, bylo zjištěno, že buňky v jejím těle neodpovídají jejímu fyzickému stáří, ale spíše její genetické předchůdkyni šestileté ovci. Ke konci života trpěla řadou chorob a ve věku 6 let musela být utracena. Ovce plemene Finn Dorset, ke kterému Dolly patřila se však běžně dožívají 12 let života. Zlomovým rokem ve výzkumu kmenových buněk byl rok 1998.Poté, co byly získány embryonální kmenové buňky z myší (mescs mouse embryonic stem cells) v roce 1981, lákavou představou se stalo získání lidských embryonálních kmenových buněk (human embryonic stem cells hescs). Tyto buňky by se staly ideálním objektem pro výzkum signalizačních drah, které se podílí na diferenciaci buněk a tím i v embryonálním vývoji člověka. Vědci se získáním hescs intenzivně zabývali již dříve, ale k získání stabilní linie hescs došlo až v roce 1998 (THOMSON et al., 1998). Tým amerických Obrázek 7: Blastocysta, šipla ukazuje ICM (převzato z KIM a kol., 2005). a izraelských vědců vedený James Thompsonem z Univerzity ve Wisconsinu izoloval buňky z vnitřní buněčné masy (inner cell mass ICM) blastocysty (obrázek 7) raných embryí a ustanovil první lidskou embryonální kmenovou buněčnou linii. Od té doby byly získány stovky samostatných lidských linií ESC buněk v mnoha laboratořích po celém světě. Izolací lidských embryonálních zárodečných buněk Johnem Geartem z John Hopkins Hospital a embryonálních kmenových buněk Jamesem Thomsonem z University of Wisconsin se výzkum a jeho praktické využití v medicíně posunul zase o krok dopředu. Velká časová prodleva mezi izolací mes a hes byla způsobena obtížností získání stabilní linie hescs. Dlouhé mezidobí bylo vyplněno izolací embryonálních kmenových buněk jiných druhů, např. křečka (DOETCHMANN et al., 1988) krávy (SIMS and FIRST, 1993), králíka (GRAVES and MOREADITH, 1993) a v neposlední řadě také primátů, např. kosmana (THOMSON et al., 1996). Později byly izolovány i embryonální kmenové buňky prasete (MIYOSHI et al., 2000). hescs se sice podařilo izolovat již v roce 1994, ale získaná linie vydržela pouze několik dní (BONGSO et al., 1994). Od roku 1998 se výzkum hesc stal velkou senzací. První stabilní linií se podařilo získat Thomsonovi (THOMSON et al., 1998). O dva roky později jej napodobili REUBINOFF et al. (2000) a po nich následovala celá řada

13 dalších (PARK et al., 2003; MITALIPOVA et al., 2003; INZUNZA et al., 2005; KIM et al., 2005b; KLIMANSKAYA et al., 2005; GENBACEV et al., 2005). Úspěšnost izolací hescs se liší a je závislá především na zkušenosti dané pracovní skupiny. Např. THOMSON et al. (1998) získal 5 buněčných linií ze 14 embryí, MITALIPOVA et al. (2003) izolovala pouze 3 linie z 58 embryí. Řada laboratoří po celém světě se výzkumu začala intenzivně věnovat, nákladný výzkum se soustředí na embryonální i dospělé kmenové buňky. Významným pokrokem bylo také získávání EG buněk v podmínkách in vitro. V roce 1999 výzkumníci na Cedars Sinai Medical Centre v Los Angeles v USA získali neurálních kmenových buněk od pacienta, který trpěl Parkinsonovou chorobou. Tyto buňky použili k vyprodukování 6 milionů dopaminergních neurálních buněk. Tyto buňky byly reintrodukovány do mozkové tkáně pacienta. Produkce dopaminu vzrostla o 62 % a došlo k % celkovému zlepšení stavu pacienta. Ve stejném roce kanadští výzkumníci vytvořili z dospělé somatické neurální kmenové buňky různé typy krevních buněk zahrnující myeloidní, lymfoidní a rané hematopoetické buňky (JANOWSKA-WIESZOREK A., 1999). V letech 1999 a 2000 vědci objevili, že manipulací s dospělou myší tkání je možné vyprodukovat různé typy buněk. To znamenalo, že buňky kostní dřeně by mohly produkovat například nervové nebo jaterní buňky. Tyto objevy byly na poli výzkumu kmenových buněk vzrušující a daly příslib větší vědecké kontroly diferenciace a rozmnožování kmenových buněk. Tab. 1: Zisk linií teratokarcinomu, primordiálních zárodečných buněk a embryonálních kmenových buněk (WOBUS A.M., BOHELER K.R., 2006) myš (Mus musculum) Evans člověk (Homo sapiens) Zeuthen et al. 1980, Primordial germ cells (primordiální zárodečné buňky) 1992 myš (Mus musculum) Matsui et al. 1992, Resnick et al králík (Oryctolagus cuniculus) Moens et al kuře (Gallus domesticus) Chang et al prase Hampshir x Yorkshire (Sus scrofa) Piedrahita et al., Shim et al člověk (Homo sapiens) Shamblott et al. 1998

14 Tab. 2: Zisk linií teratokarcinomu, primordiálních zárodečných buněk a embryonálních kmenových buněk (WOBUS A.M., BOHELER K.R., 2006) myš (Mus musculum) Evans and Kaufman 1981, Martin 1983 myš, z haploidní blastocysty Kaufman et al myš, z partenogenetické blastocysty Alen et al Robertson et al golden hamster (Mesocricetus auratus) Doetschman et al myš, z androgeneic blastocyst Mann et al ovce (Ovis dalli) Notarianni et al. 1991, Wells et al norek americký (Mustela vison) Sukoyan et al. 1992, Sukoyn et al králík (Oryctolagus cuniculus) Graves et al. 1993, Schoonjans et al krysa, potkan (Rattus norvegicus) Lannaccone et al prase (Sus scrofa) Li et al. 2003, Wheeler makak rhésus (Macaca mulatta) Pau and Wolf 2004, Thomspon et al. 1995) 1996 dobytek, skot (Bos taurus) Mitalipova et al. 2001, Stice et al common marmoset (Callithrix jacchus) Thompson et al. 1996, kuře (Gallus domesticus) Pain et al. 1996, Petitte et al Medaka (Oryzias latipes) Hong et al. 1998a,1998b 1998 člověk (Homo sapiens) Thompson et al kůň (Equus sp.hokaido native pony) (Saito et al. 2002) 2002 Cynomolgus monkey (M.afascicularis) Nakatsuji et al. 2002, Suemori et al myš Mus spretus xmus musculum) Hochepied et al pes (Canus familiaris) 2004 člověk, z klonované blatocysty Hwang et al člověk z partogenetické blastocysty Chen and Li 2004

15 Výzkum na začátku 21. století Během začátku 21. století výrazně vzrostlo množství článků publikovaných ve vědeckých časopisech týkajících se kmenových buněk a jejich potenciálního využití v medicíně, zejména dospělých kmenových buněk. Využitím dospělých kmenových buněk by se smazaly některé etické a morální problémy, které provází výzkum embryonálních kmenových buněk. V roce 2001 byla ve Velké Británii (jako v první zemi vůbec) povolena legalizace klonování lidských embryí pro získávání kmenových buněk. Zákon však stanovoval, že se blastocysty musí zničit do věku 14 dní. Americké společnosti Advanced Cell Technology Inc. se v listopadu 2001 podařilo poprvé naklonovat lidské embryo k lékařským účelům. Američtí vědci použili metodu zvanou partenogeneze (vývoj vajíček bez přidání genetického materiálu z buněk spermie až do stadia dospělých jedinců), doslova "panenské početí". Ve stejném roce se administrativa bývalého amerického prezidenta Bushe stavěla proti financování výzkumu kmenových buněk, při kterých docházelo ke zničení lidského zárodku. O rok později, v roce 2002, způsobila v souvislosti s kmenovými buňkami obrovský rozruch americká bioložka Catherine Verfaillieová, která popsala typ dospělých kmenových buněk z kostní dřeně. Tyto buňky se podle Verfaillieové mohou proměnit na jakýkoli ze všech 230 typů buněk dospělého savčího těla. Vzklíčilo tak semínko naděje, že by se dalo nemocnému odebrat buňky kostní dřeně a vypěstovat z nich v laboratoři prakticky jakýkoli typ buněk použitelný pro léčbu. Imunitní systém pacienta by tyto buňky neodmítal, protože by je rozpoznal jako vlastní. Do té doby byla schopnost diferencovat se na jakýkoli typ buněk připisovaná jen kmenovým buňkám vypěstovaným z velmi raných zárodků tj. z embryonálních kmenových buněk. Verfaillieová objevila v kostní dřeni tzv. multipotentní dospělé progenitorové buňky. Ty nabízely východisko v tom, že by je lékaři mohli každému pacientovi odebrat a vypěstovat mu z nich náhradu za buňky v tkáních a orgánech poničených chorobou nebo poraněním. Mnoho vědců z různých laboratoří se snažilo výsledky průlomových experimentů zopakovat, ale nikomu z nich se to nepodařilo. O něco později se v jejím výzkumu prokázala řada nesrovnalostí. Ukázalo se, že šest diagramů z publikace Nature byla zcela totožná s diagramy v článku Experimental Hematology, i když měly popisovat vlastnosti jiných buněk. Ve stejném roce výzkumníci na University of Minnesota Medical School ukázali, že dospělé somatické kmenové buňky, o kterých se předtím myslelo, že mají velmi omezenou schopnost specializace, se mohou diferencovat za určitých okolností do jiných buněčných typů, jako nervové nebo krevní buňky. V roce 2003 byla ve Velké Británii založena UK Stem Cell Bank první evropská banka kmenových buněk. Linie embryonálních kmenových buněk jsou uchovávané zmrazené v tekutém dusíku. Ve stejném roce vytvořili vědci (londýnská King College) svou první linii lidských embryonálních kmenových buněk. V roce 2003 také vyšla publikace týmu amerického biologa Geralda Schattena, která dokazovala, že při odstraňování jaderné dědičné informace z vajíčka určeného ke klonování mizí u primátů zároveň i bílkoviny nutné pro další zdárný vývoj zárodku. Vytvořená opičí embrya díky tomu svou dědičnou informaci dělí mezi nově vznikající buňky s mnoha chybami. O něco později vědec Mitalipov prokázal, že u makaka se lze těmto problémům vyhnout. V roce 2003 také Dr. Songao Shi z Dental Biology Unit a National Institute of Health identifikoval dospělé kmenové buňky v primárním mléčném chrupu. Objevené progenitorové buňky zahrnovaly adipocyty, osteoblasty, chondrocyty a mesenchymové kmenové buňky. Tyto typy buněk jsou všechny zkoumány pro svoji schopnost terapeutického využití při některých srdečních onemocněních a většiny

16 nervových degenerativních chorobách jako Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba a poranění míchy. Dětský mléčný chrup je uskutečnitelnou, etickou a morálně nekontroverzní alternativní možností zisku kmenových buněk. Rok 2004 byl významný zejména v souvislosti s terapeutickým klonováním (viz obrázek 8). Jihokorejští vědci pod vedením Woo Suk Hwanga prohlašovali, že vyprodukovali první lidskou embryonální kmenovou buněčnou linii z neoplodněného lidského vajíčka. Linie však byla nakonec ukázána jako nepoužitelná a Woo Suk Hwang byl usvědčen z vědeckých podvodů. Velký mezinárodní skandál zanechal ve veřejnosti pochybnosti a nedůvěru ve vědeckou společnost. Tým amerických vědců vedený Shoukratem Mitalipovem z Oregonského národního centra pro výzkum primátů vnesl jádra opičích buněk do 304 Obrázek 8: Klonované embryo ve stádiu osmi buněk. vajíček zbavených vlastní jaderné dědičné informace. Z těchto vajíček tak získal 35 embryí, která dosáhla stádia vhodného pro tvorbu embryonálních kmenových buněk. Z nich se podařilo získat dvě linie těchto buněk. Poprvé tak byl ověřen princip terapeutického klonování u primátů (BYRNE J.A., et al., 2007).Terapeutické klonování se tímto objevem posunulo vpřed, přestalo být u primátů hypotetickou možností a mezinárodní soutěžení ve vývoji nových terapií dostalo nové obrátky. Ve stejném roce se ISCF (International stem cell forum) začalo zabývat etikou a předpisy týkající se výzkumu kmenových buněk. Pokusy na terapeutickém klonování s lidskými buňkami zahájila britská bioložka Mary Herbertová z Univerzity v Newcastlu ve spolupráci s Mitalipovem. V roce 2005 byla v Soulu otevřena banka kmenových buněk pro vytváření a dodávání nových linií kmenových buněk. Zakládání kmenových bank způsobilo velký ohlas z řady veřejnosti dalšími etickými otázkami. Jedna strana viděla v zakládání kmenových bank spíše naději a další rozvoj, druhá strana se k problematice stavěla spíše negativně. Ve stejném roce vědci na Kingston University v Anglii prohlašovali, že našli novou skupinu kmenových buněk. Tyto buňky byly nazvané embryonální kmenové buňky pupečníkové krve. Vědci prohlašovali, že tyto kmenové buňky mají schopnost diferenciace do více buněčných typů než dospělé kmenové buňky, skýtají tedy větší možnosti uplatnění v buněčné terapii.

17 Projekty ISCF a ESTOOLS V roce 2006 se jménem ISCF (International Stem Cell Forum), the Australian National Health a Research Council začal zabývat správností výzkumu souvisejícím s kmenovými buňkami po celém světě. ISCF sponzorovalo mezinárodní projekt koordinovaný univerzitou v Sheffieldu k popsání 59 lidských embryonálních kmenových linií ze 17 laboratoří po celém světě. Navzdory odlišnosti genotypů a různé techniky použití pro odvození a jejich zachování se všechny linie jevili velice podobné. Linie nicméně nebyly zcela identické, byly pozorovány některé genově závislé odchylky. Na tomto projektu se podíleli i čeští vědci, kteří se v Brně intenzivně zabývají výzkumem kmenových buněk. Výzkum kmenových buněk v Brně Obrázek 9: Založení linie hescs. Převzato z DVOŘÁK P., Poodhalené tajemství kmenových buněk, Vesmír Doc. MVDr. Aleš Hampl, CSc. a doc. Ing. Petr Dvořák, Csc. působí na Lékařské fakultě Masarykovy univerzity (LF MU) a v Ústavu experimentální medicíny AV ČR, v.v.i. Oba badatelé se od začátku devadesátých let intenzivně věnují studiu molekulárních mechanismů, které řídí vývoj pohlavních buněk a buněk časného embrya u modelového organismu myši. Díky této expertíze byly tito dva badatelé první a dosud jediní v ČR, kteří na jaře roku 2003 ustavili sérii sedmi nezávislých linií kmenových buněk z lidských zárodků ve stádiu blastocysty, takzvaných lidských embryonálních kmenových (ES) buněk. Stojí za zmínku, že tímto úspěchem, detailně popsaným v práci Derivation and characterization of new human embryonic stem cell lines in the Czech Republic (obr. 9), (DVOŘÁK P., HAMPL A., et al., 2004), předstihli i takové vědecky vyspělé země jako je například Velká Británie. Současná vědecká aktivita obou badatelů je dnes věnována výhradně studiu biologických vlastností lidských ES buněk a vývoji technologií, které mají za cíl zlepšit jejich kultivaci (množení) v podmínkách in vitro (v Petriho misce) a také umožnit jejich diferenciaci do buněčných typů, potřebných pro léčbu lidských onemocnění. V těchto vědeckých aktivitách nejsou brněnští badatelé osamoceni. Již od roku 2004 jsou Hampl a Dvořák členy mezinárodního vědeckého uskupení nazvaného International Stem Cell

18 Initiative (ISCI), jehož cílem je porovnat všechny, či alespoň co největší počet na světě existujících linií lidských ES buněk. Motivem pro takovou rozsáhlou a náročnou studii, jejíž první výsledky již byly publikovány v renomovaném časopisu Nature Biotechnology (Adewumi et al., 2007), je potřeba nalezení znaků, podle nichž bude v budoucnu možné rozhodnout, zda daná linie lidských ES buněk je kvalitní a zda je či není vhodná pro léčebné či jiné účely. Další, neméně významnou aktivitou badatelů Hampla a Dvořáka je účast na čtyřletém vědeckém projektu financovaném z prostředků EU ESTOOLS Platformy Obrázek 10: Kolonie lidských embryonálních kmenových buněk rostoucí na podpůrné vrstvě lidských fibroblastů. pro biomedicínské objevy na lidských ES buňkách. Tento projekt je prvním a dosud největším projektem v EU, který je zaměřen výhradně na studium lidských ES buněk. Jeho hlavním koordinátorem je profesor Peter Andrews z Univerzity v Sheffieldu ve Velké Británii a sdružuje dvě desitky vědeckých pracovišť z jedenácti zemí. Česká republika je přitom jedinou zemí bývalého východního bloku, která má v tomto projektu vědecké zastoupení.

19 Přelomový rok 2006 indukované pluripotentní kmenové buňky Indukované pluripotentní kmenové buňky (induced pluripotent stem cells ipscs), jsou obrovským příslibem pro tvorbu buněk, tkání a orgánů využitelných pro léčbu mnoha závažných onemocnění. Donedávna potřebovali vědci k jejich vytvoření kvartet virů, upravených metodami genového inženýrství. Teď jim stačí jediný. Zasloužil se o to týmgustava Mostoslavskyho z Boston University. Jejich úspěch je jen dalším z dlouhé série průlomových objevů, jež se na poli výzkumu indukovaných pluripotentních kmenových buněk odehrály. Obrázek 11: Gustavo Mostoslavsky se svými spolupracovníky. Zleva: Raul Mostoslavsky, Gustavo Mostoslavsky, Joyce Hsu, David Lombard a Frederick Alt. (Foto: Graham Ramsay) Šílené tempo, jakým se tento obor rozvíjí, neuniklo ani vydavatelům prestižního vědeckého časopisu Science při tradičním vyhlašování průlomu roku. Pomyslnou zlatou medaili získal právě impozantní pokrok na poli výzkumu indukovaných pluripotentních kmenových buněk. Ty mají podobné vlastnosti jako mnohem známější embryonální kmenové buňky. Neomezeně se množí a pokud jim vědci vytvoří v laboratoři vhodné podmínky, proměňují se v předem vybraný typ buněk. Rejstřík jejich rekvalifikací je neomezený a může z nich vzniknout kterýkoli z 230 typů buněk, tvořících dospělé lidské tělo. Význam takových buněk je zřejmý. Pacientovi by z nich mohli lékaři vypěstovat náhradu za buňky, tkáně nebo orgány zničené chorobou či zraněním. Embryonální kmenové buňky mají stejnou schopnost. Jejich hlavní nevýhodou je, že se získávají z lidských embryí, což je pro mnoho lidí jen ztěží přijatelné. Indukované pluripotentní kmenové buňky lze vypěstovat pro kohokoli vnesením genů pro tzv. transkripční faktory například do buněk jeho kůže. Obrázek 12: Alison Ebertová Transkripční faktory pozapínají v buňce takovou kombinaci genů, jež zaručí proměnu kožní buňky na univerzální surovinu pro pěstování dalších buněk. Na sklonku loňského roku tak tým vedený Alison Ebertovou z University of Wisconsin-Madison připravil indukované pluripotentní kmenové buňky z kůže pacienta postiženého dědičnou formou svalové dystrofie. Při této chorobě se defektně vyvíjejí neurony, ovládající svalová vlákna. Svaly nemocných lidí od narození slábnou. Choroba může přerůst v ochrnutí a pacient může zemřít už v raném dětství. Studium vývoje nemoci a hledání léčby je velice komplikované. Ebertová vytvořila z kůže pacienta s tímto typem svalové dystrofie indukované pluripotentní kmenové buňky a z těch pak

20 vypěstovala v laboratoři neurony. Takto získané nervové buňky trpěly stejnými defekty jako neurony nemocných. Ebertová už začala hledat léky, které by nežádoucí proměně neuronů zabránily. Průkopník tohoto oboru, japonský biolog Shinya Yamanaka, (TAKAHASHI K. et al. 2006, TAKAHASHI K. et al. 2007, YU J. et al. 2007, SYKOVÁ E., 2008) vytvořil první indukované pluripotentní kmenové buňky v roce 2006 pomocí kvarteta geneticky upravených virů. Každý z nich vnášel do buněk jiný typ transkripčního faktoru. Když se v buňce sešla kompletní čtveřice genů, mohla se buňka změnit na indukovanou pluripotentní. Buňky, pro které se ujalo označení indukované pluripotentní kmenové buňky, se kvalitou vyrovnají buňkám získaným z embrya. Mají oproti nim ovšem hned několik výhod. Při jejich pěstování není zapotřebí lidský zárodek. Teoreticky lze každému člověku tyto buňky vypěstovat z jeho kůže. Případnou léčbu takovými buňkami by nekomplikovaly nežádoucí reakce imunitní Obrázek 13: Shinya Yamanaka obrany na transplantované buňky, tkáně či orgány. Buňky však měly nízkou účinnost a jeden z používaných genů u nich navíc zvyšoval sklon k nádorovému bujení. Japonec tedy místo retrovirů použil mnohem bezpečnější adenoviry. O něco později (2008) se mu podařilo indukoval kmenové buňky zcela bez pomoci virů, ale pouze u myší a jen s malou účinností. Indukované kmenové buňky se mohou stát ideální surovinou k produkci léčivých buněk, například neuronů pro pacienty s Parkinsonovou chorobou nebo inzulin produkujících buněk pro diabetiky apod. Později se podařilo získat universální buněčnou surovinu i s pomocí tří či dokonce jen dvou genů. Gustavo Mostoslavsky dokázal zabalit geny potřebné pro proměnu buněk do jediného viru. Účinnost tvorby univerzálních buněk tak stoupla na desetinásobek. Zároveň se dramaticky snížil počet míst, kam viry vnášené geny umístí. Tím stoupla bezpečnost celé procedury, protože s každým vmáčknutím genu do DNA buňky roste riziko poškození vlastních genů buňky nebo narušení koordinace jejich práce. To může mít vážné následky. Kromě jiného i nádorové bujení. Mostoslavsky dosáhl proměny kožních buněk na indukované pluripotentní po zabudování genů na jedno jediné místo. Nyní chce z takto vzniklých indukovaných pluripotentních kmenových buněk geny opět odstranit. Vznikla by tak čistá linie buněk bez cizorodého genetického materiálu.

21 Roky Na začátku roku 2007 vědci pod vedením Dr. Anthony Atala prohlásili, že v amniotické tekutině izolovali nový typ kmenových buněk. Tento objev může být důležitý zejména proto, že tyto kmenové buňky mohly být další vhodnou alternativou emryonálních kmenových buněk. V roce 2008 tým z Ústavu experimentální medicíny AV ČR vedený profesorkou Evou Sykovou a Výzkumného ústavu živočišné výroby, kde skupinu vede Tibor Moško, dokázaly během čtyř měsíců dosáhnout stejného výsledku jako japonští badatelé. Buňku odebranou z kůže vědci změnili pomocí genové manipulace a vrátili ji tak do výchozího stavu univerzální kmenové buňky. Hlavním přínosem je fakt, že touto metodou se obejde imunitní bariéra pacienta. Všechny dosavadní kmenové buňky odebrané z embryí vyvolávají v organismu příjemce odmítavou reakci, kterou je nutné tlumit, říká profesorka Eva Syková. Podle jejích slov je rovněž výhodou, že novým postupem připravená kmenová buňka nemá tendenci měnit se v nádorovou. Nová technologie umožní studovat příčiny onemocnění a hledání léčebných postupů. Vědci, kteří jsou aktivní v rámci Centra buněčné terapie a tkáňových náhrad, se tak připojili jako první v České republice k několika světovým laboratořím zvládajícím Obrázek 14: Eva Syková tento postup. V roce 2008 pokračoval výzkum klonování lidských zárodků. Výrazně se také posunula legislativa týkající se výzkumu kmenových buněk v některých vyspělých zemích.

22 Současná situace Situace v Česku Česká republika je ve výzkumu kmenových buněk pro léčebné účely na velmi dobré úrovni. Jak ČTK řekl profesor Josef Syka z Akademie věd ČR, Česko je určitě stejně daleko jako například Británie a severské země, které jsou na špici evropského výzkumu. V Česku je výzkum financován státem a umožnil ho zákon z roku V Česku pravidla výzkumu na kmenových embryonálních buňkách upravuje zákon z února Legalizuje výzkum na kmenových embryonálních buňkách z nadbytečných nebo poškozených vajíček. Zakazuje však klonování a další nepovolené nakládání s lidským genomem a embryi. Výzkum v USA Rozvíjející se výzkum embryonálních kmenových buněk to ani ve světě nemá snadné. V USA tento výzkum zmrazil v září 2001 americký prezident George Bush, když zakázal tento obor financovat z vládních zdrojů. Tento zákon by podpořil maření nevinných lidských životů v zájmu naděje na nalezení zdravotního prospěchu jiných lidí. To překračuje morální hranice toho, co může slušná společnost přijmout, proto jsem ho vetoval, zdůvodnil Bush své vůbec první veto. V Kongresu se pak prezidenta nepodařilo přehlasovat. V roce 2009 americký prezident Barack Obama podpisem stvrdil zrušení zákazu státního financování výzkumu kmenových buněk z roku Vyjádřil přitom naději, že tento výzkum pomůže léčit některé z nejvážnějších nemocí. Obrázek 15: George Bush "Lékařské zázraky se nestávají jen tak náhodou," řekl Obama, který podpisem příslušného nařízení před početnými diváky v Bílém domě splnil jeden ze svých předvolebních slibů. V oblasti výzkumu kmenových buněk tak zvrátil politiku, kterou prosadil jeho předchůdce George Bush, když v roce 2001 omezil financování výzkumu kmenových buněk na několik úzce vymezených programů na amerických univerzitách. Tento krok vedl podle názoru odborníků k zaostávání tohoto vědeckého oboru v USA za ostatními zeměmi světa. Nadaci Christophera a Dany Reeveových, kterou založil slavný herec, který ochrnul po pádu z koně a před čtyřmi lety zemřel, také Obamovo rozhodnutí potěšilo. "Tím, že Obama oddělil politiku od vědy, rozvázal ruce těm vědcům, kteří chtějí využívat tyto obdivuhodné kmenové buňky, poznat je a vyvinout možnou a účinnou léčbu nemocných," říká prezident nadace Peter Wilderotter. Podle ředitelky Ústavu experimentální medicíny Akademie věd Evy Sykové bude Obamovo rozhodnutí znamenat přínos i pro české vědce. "Já vidím velikou výhodu těchto povolení pro případné klinické užití. USA, které jsou velmoc, tak velmi rychle ty výsledky transformují do

23 praxe, a myslím, že i nám to pomůže v naší práci, že snadněji budeme takovou terapii prosazovat i v Evropě," uvedla Syková. Po zákazu státního financování na tom byly Spojené státy mimořádně špatně. Státní podpora nyní přispěje bezpochyby k tomu, že výzkum půjde rychle dopředu. Ze 700 miliard dolarů, které chtějí USA dát na překonání krize, by mělo jít deset miliard do Národního ústavu zdraví. Z těchto peněz bude financován i výzkum léčebného využití kmenových buněk.

24 USA schválily výzkum prvních linií lidských kmenových buněk Washington, 3. prosince 2009 (Mediafax). Americká vláda ve středu schválila použití prvních třinácti linií lidských embryonálních kmenových buněk, vědci tak budou moci na jejich výzkum čerpat peníze z federálního rozpočtu. Informovala o tom agentura Reuters. Třináct nových linií kmenových buněk bylo vytvořeno podle přísných etických směrnic NIH. Dalších 96 linií čeká na přezkoumání a brzy lze očekávat jejich schválení, uvedl ředitel Národního zdravotnického institutu (NIH)Collins. Linie vytvořili dva vědci z Harvardské a z Rockefellerovy univerzity za použití soukromých finančních zdrojů. Zákaz financování výzkumu kmenových buněk zrušil v březnu americký prezident Barack Obama.Zákaz vydal jeho předchůdce George W. Bush. Obama nemohl anulovat nařízení vydané Kongresem, které zakazuje financovat vytváření buněk, protože to Obrázek 16: Ilustrační foto: Mediafaxfoto.cz vyžaduje zničit lidské embryo. Vědcům však svým rozhodnutím umožnil použít finance z federálního rozpočtu k práci s buňkami vypěstovanými ze soukromých zdrojů. K vytváření nových linií používají vědci embryonální buňky z klinik pro pomoc při neplodnosti a podle etických směrnic NIH musí k tomu mít souhlas rodičů. Vědci chtějí buňky použít k pěstování nové tkáně pro lékařské účely. Kmenové buňky se odebírají ze čtyř nebo pět dní starých embryí a mají schopnost přetvořit se v lidskou buňku libovolného orgánu. To může pomoci při léčbě dědičných chorob, například Alzheimerovy a Parkinsonovy nemoci nebo cukrovky

25 Bushův zákaz padl, USA opět využívají kmenové buňky Americké zdravotní úřady povolily používat třináct nových linií embryonálních kmenových buněk ke státnímu výzkumu. Podle agentury AFP se jedná o první podobný krok za nové politiky, kterou ohledně využívání těchto lidských buněk prosadil prezident Barack Obama. Ředitel amerického Národního ústavu zdraví (NIH) Francis Collins ujistil, že tyto kmenové buňky se získaly z darovaných embryí podle schváleného etického postupu. NIH poskytující finanční prostředky na zdravotnický výzkum se připravuje dát k dispozici federálním vědcům ještě více těchto buněk, dodal Collins. Obamův předchůdce v úřadu George Bush omezil s ohledem na své křesťansko-konzervativní voliče před devíti lety financování výzkumu kmenových buněk na několik úzce vymezených programů na amerických univerzitách, v nichž bylo možno pracovat pouze s buněčnými liniemi izolovanými ještě před vstupem zákazu v platnost. Tento krok vedl podle názoru odborníků k zaostávání tohoto vědeckého oboru v USA za ostatními zeměmi světa. Obama dal již během volební kampaně najevo, že k této otázce zaujme nový postoj. Kmenové buňky mají schopnost proměnit se v libovolný typ buněk lidského těla. Mohly by proto být využity jako "náhradní díly" například po úrazu páteře nebo při léčbě cukrovky, Parkinsonovy choroby a dalších nemocí. Kmenové buňky je možno získat z embryí v raném stádiu jejich vývoje. Vědci pracují i na dalších metodách, které se bez embryí obejdou, zatím však není jisté, které z možných řešení se v praxi osvědčí nejlépe. Vědci využívají embrya, která na klinikách asistované reprodukce zbyla po oplodnění ve zkumavce a která jsou stejně odsouzena k zániku, protože nebudou nikdy vnesena do matčiny dělohy. V tomto stádiu připomínají dutou kouli, v níž ještě nejsou ani stopy po nervové soustavě. Především církve a křesťanské organizace však proti jejich využití protestují, protože podle jejich názoru lidská bytost vzniká už při splynutí vajíčka se spermií. "Rozebrání" embrya na kmenové buňky je tedy z tohoto úhlu pohledu spojeno se smrtí člověka.