Klonování, embryonální kmenové buňky, aj. proč ano a proč ne

Transkript

1 Kloováí, embryoálí kmeové buňky, aj. proč ao a proč e Doc. MUDr. Petr Hach, Csc., Em. předosta ústavu pro histologii a embryologii 1. lékařské fakulty Uiversity Karlovy v Praze Neí určeo k dalšímu šířeí 1

2 Kloováí / Klo Pojem kloováí je odvoze od řeckého pojmeováí roubu Klo = skupia geeticky totožých buěk ebo orgaismů Kloováí = vytvářeí kloů Kloálí = odvozeý od jedoho předchůdce Neí určeo k dalšímu šířeí 2

3 Klo / Kloováí Původě doméa botaiků (obdoba vegetativího možeí) Přirozeé kloy vzikají i přirozeě (populace lymfocytů, virů, apod.) Pro aplikaci u živočichů byly zapotřebí základí iformace z oboru molekulárí geetiky Neí určeo k dalšímu šířeí 3

4 Praktické aplikace mimo botaiku Geeticky modifikovaé bakterie jako produceti žádaých molekul (mookloálí protilátky, lidský isuli ) Kloy modifikovaých bakterií používaé k biologické likvidaci patogeích orgaismů Šlechtěí domácích a experimetálích zvířat (možá ěkdy) Neí určeo k dalšímu šířeí 4

5 Kloováí savců 1 Původě úsilí o zrychleí chovatelských aktivit a homogeisaci chového stáda Saha o využití faktu, že v prvotích fázích vývoje je každá buňka základem úplého embrya Pokusy dosud edošly do praktického zkoušeí Neí určeo k dalšímu šířeí 5

6 Kloováí savců 2 Druhým směrem je saha o vytvořeí idetické kopie - klou Podmíkou je ovládutí umělého oplozeí, kultivace embryí a mikromaipulace Pricipem je veseí jádra buňky origiálu do vajíčka příslušého druhu a avozeí vývoje embrya Neí určeo k dalšímu šířeí 6

7 Kloováí savců 3 Zkušeosti ukazují, že úspěch přiáší sotva 0,1% oplozeých vajíček Kloy často odumírají v raých fázích vývoje Kloy jsou často biologicky staré jako origiál již při arozeí Vyvíjející se zárodky jsou zatížey řadou vážých defektů Nelze uvažovat o tom, že by kloováí bylo rutií metodou v dohledé době Klo eí zcela totožý s origiálem liší se a jeho buňky emusí být přijímáy origiálem Neí určeo k dalšímu šířeí 7

8 Kloováí člověka Metodicky pouhá aplikace, eí rozdíl mezi kloováím ovce a člověka Rozdíl je v materiálu, s ímž se pracuje a v kosekvecích, které vzikají Neí určeo k dalšímu šířeí 8

9 Kloováí člověka 2 Pro produkci kloů je zapotřebí velké možství vajíček jak je získat? Darovat ebo koupit? K adprodukci je třeba žeu vystavit risiku Vziká ový jediec, ebo kopie? - práví, morálí i teologický problém Všeobecý zákaz kloováí živých kopií (takzvaého reprodukčího kloováí) Neí určeo k dalšímu šířeí 9

10 Kloováí člověka 3 Klo jako zdroj áhradích tkáí a orgáů Proti terapeutickému kloováí (výroba áhradích tkáí protestují filosofové, etici, teologové i politici a právíci Vyrábí se embryo určeé k likvidaci, ebo shluk buěk? Moží se obavy z možého zeužití i ze souvisících ásledků a průvodích jevů Saha o zákaz i terapeutického kloováí Neí určeo k dalšímu šířeí 10

11 Kdy ao Vegetativí možeí rostli (dává pěstitelská praxe) Neí určeo k dalšímu šířeí 11

12 Kdy ao Vegetativí možeí rostli (dává pěstitelská praxe) Tvorba a možeí modifikovaých mikroorgaismů pro produkci mookloálích protilátek a léků Neí určeo k dalšímu šířeí 12

13 Kdy ao Vegetativí možeí rostli (dává pěstitelská praxe) Tvorba a možeí modifikovaých mikroorgaismů pro produkci mookloálích protilátek a léků Tvorba a možeí modifikovaých orgaismů pro biologickou eradikaci škodlivých orgaismů Neí určeo k dalšímu šířeí 13

14 Kdy ao Vegetativí možeí rostli (dává pěstitelská praxe) Tvorba a možeí modifikovaých mikroorgaismů pro produkci mookloálích protilátek a léků Tvorba a možeí modifikovaých orgaismů pro biologickou eradikaci škodlivých orgaismů Tvorba a možeí hospodářských zvířat v geeticky homogeím stádu Neí určeo k dalšímu šířeí 14

15 Kdy ao 1 Vegetativí možeí rostli (dává pěstitelská praxe) Tvorba a možeí modifikovaých mikroorgaismů pro produkci mookloálích protilátek a léků Tvorba a možeí modifikovaých orgaismů pro biologickou eradikaci škodlivých orgaismů Tvorba a možeí hospodářských zvířat v geeticky homogeím stádu Vývoj geeticky defiovaých experimetálích zvířat Neí určeo k dalšímu šířeí 15

16 Proč e u lidí Klo jako zásoba áhradích tkáí u je vytvoře je proto, aby byl zahube Neí určeo k dalšímu šířeí 16

17 Proč e u lidí Klo jako zásoba áhradích tkáí u je vytvoře je proto, aby byl zahube u Neí zcela idetický přeos tkáí by byla ormálí trasplatace Neí určeo k dalšímu šířeí 17

18 Proč e u lidí Klo jako zásoba áhradích tkáí u Je vytvoře je proto, aby byl zahube u Neí zcela idetický přeos tkáí by byla ormálí trasplatace Klo jako jediec pokračující v životě a díle origiálu u Nelze přeášet prožitky a zkušeosti Neí určeo k dalšímu šířeí 18

19 Proč e u lidí Klo jako zásoba áhradích tkáí u Je vytvoře je proto, aby byl zahube u Neí zcela idetický přeos tkáí by byla ormálí trasplatace Klo jako jediec pokračující v životě a díle origiálu u Nelze přeášet prožitky a zkušeosti Prodloužeí života přísuem kloovaých áhradích tkáí a orgáů u Biologický záko elze obejít či překoat Neí určeo k dalšímu šířeí 19

20 Kdyby ao jsou kloy idetické? Ne, i jedovaječá dvojčata se liší (ale tkáě se avzájem přijímají) Ne, budou se lišit jiými mitochodriemi z použitého vajíčka Ne, budou mít ěkteré atigey získaé z použitého vajíčka a tkáě budou vímáy jako cizí Neí určeo k dalšímu šířeí 20

21 Je reálé aplěí terapeutických slibů? Dosud ezáme dokoale zákoitosti difereciace tkáí ai i vivo, ai i vitro Nediferecovaé buňky ve zralém orgaismu se často ádorově zvrhávají Nezáme možosti regeerace tkáí, u kterých se slibuje pomoc veseými buňkami Neumíme pěstovat lidské kloy déle ež do 4. děleí (jádro klou eastartuje ) Neí určeo k dalšímu šířeí 21

22 Musí se vyrábět lidské kopie? Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Neí určeo k dalšímu šířeí 22

23 Musí se vyrábět lidské kopie? Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Vytváří se proto, aby byl ziče Neí určeo k dalšímu šířeí 23

24 Musí se vyrábět lidské kopie? Vytváří se proto, aby byl ziče Pro každý pokus o vytvořeí klou je potřebé lidské vajíčko Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Neí určeo k dalšímu šířeí 24

25 Musí se vyrábět lidské kopie? Vytváří se proto, aby byl ziče Pro každý pokus o vytvořeí klou je potřebé lidské vajíčko Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Neí určeo k dalšímu šířeí 25

26 Musí se vyrábět lidské kopie? Vytváří se proto, aby byl ziče Pro každý pokus o vytvořeí klou je potřebé lidské vajíčko Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Při reprodukčím kloováí by vzikla geeticky idetická kopie s ejasou idetitou a vztahem k origiálu Neí určeo k dalšímu šířeí 26

27 Musí se vyrábět lidské kopie? Vytváří se proto, aby byl ziče Pro každý pokus o vytvořeí klou je potřebé lidské vajíčko Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Při reprodukčím kloováí by vzikla geeticky idetická kopie s ejasou idetitou a vztahem k origiálu Existují slibé alterativí metody, jak získat vlastí áhradí tkáě Neí určeo k dalšímu šířeí 27

28 Musí se vyrábět lidské kopie? Vytváří se proto, aby byl ziče Pro každý pokus o vytvořeí klou je potřebé lidské vajíčko Klo je uměle vytvořeý lidský zárodek stejě životaschopý jako kterýkoli jiý Při reprodukčím kloováí by vzikla geeticky idetická kopie s ejasou idetitou a vztahem k origiálu Existují slibé alterativí metody, jak získat vlastí áhradí tkáě Může se dělat vše, co je možé?!? Neí určeo k dalšímu šířeí 28

29 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Neí určeo k dalšímu šířeí 29

30 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Má právo a ochrau Neí určeo k dalšímu šířeí 30

31 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Má právo a ochrau Neí určeo k dalšímu šířeí 31

32 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Má právo a ochrau Neí vhodý objekt pro experimety Neí určeo k dalšímu šířeí 32

33 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Má právo a ochrau Neí vhodý objekt pro experimety Nelze zároveň deklarovat ochrau lidských práv a vyrábět embrya pro likvidaci Neí určeo k dalšímu šířeí 33

34 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Má právo a ochrau Neí vhodý objekt pro experimety Nelze zároveň deklarovat ochrau lidských práv a vyrábět embrya pro likvidaci Současý stav pozáí ezaručuje splitelost slibů o terapeutickém využití kloovaých tkáí Neí určeo k dalšímu šířeí 34

35 Klo je lidský zárodek Má všechy předpoklady ke zdravému vývoji Má právo a ochrau Neí vhodý objekt pro experimety Nelze zároveň deklarovat ochrau lidských práv a vyrábět embrya pro likvidaci Současý stav pozáí ezaručuje splitelost slibů o terapeutickém využití kloovaých tkáí Neí v zájmu lidského společeství, aby kloováí bylo povoleo Neí určeo k dalšímu šířeí 35

36 KMENOVÉ BUŇKY 1 Buňky orgaismu mají zpravidla kratší životost ež existece celého orgaismu zaikají a musí se obovit Míra schoposti áhrady se v růzých tkáích / orgáech výzamě liší Existují 2 zásadě odlišé mechaismy obovy: u děleí přežívajících zralých buěk u děleí ezralých buěk (eschopých vykoávat určitou jediečou fukci v orgaismu) a jejich dozráváí do plé fukčí výkoosti Tyto evyzrálé eaprogramovaé buňky tvoří populaci kmeových buěk Neí určeo k dalšímu šířeí 36

37 KMENOVÉ BUŇKY 2 Kmeové buňky reagují a specifické poděty tím, že se postupě měí v určitý buěčý typ (diferecují, vyzrávají) jak za přirozeých, tak za laboratorích podmíek Bylo by možé modelovat přirozeé podmíky atolik přesě, abychom byli schopi uskutečit takové dozráváí buěk potřebých pro áhradu defektů i u těch orgáů / tkáí, kde přirozeá obova běžě eprobíhá?? Pak by bylo možé odstrait ásledky úrazů (defekty tkáí, poškozeí ervového systému), přirozeého opotřebeí, degerativích oemocěí, apod. Neí určeo k dalšímu šířeí 37

38 KMENOVÉ BUŇKY 3 Pro tyto účely je možé získat potřebé kmeové buňky ze tří zdrojů u z embryí a počátku vývoje v té době se skládají z buěk schopých vyzrát v prakticky jakýkoli buěčý typ; takové embryo je možé vyrobit v laboratorích podmíkách u z akloovaých embryí pokud by se podařilo vyrobit klo skutečě imuologicky idetický, pak by odpadla risika spojeá s přeosem cizorodých tkáí u isolací z orgaismu, kterému je třeba pomoci v orgaismu, jak se ukázalo, existuje velké možství buěk schopých difereciace v růzé fukčí buěčé typy (v kůži, kostí dřei, tukové tkái střeví slizici a mohde jide), které je za jistých podmíek možé reprogramovat a diferecovat žádoucím způsobem Neí určeo k dalšímu šířeí 38

39 KMENOVÉ BUŇKY embryoálí 1 Poměrě sado dostupé, jejich řízeá difereciace v laboratorích podmíkách je možá a vyzkoušeá Problém je v tom, že pro získáí každé ové liie je zapotřebí zabít lidský zárodek ve většiě civilisovaých zemí ejsou experimety podporováy ebo vůbec dovoley ukazuje se, že předpoklad, že buňky vytvořeé z těchto kmeových buěk ebudou přijímáy příjemcem a jejich aplikace poese všecha risika trasplatace cizorodých tkáí eplatí všechy zámé experimety vykázaly jedozačě vysokou tedeci liií odvozeých od embryoálích kmeových buěk zvrhout se ve velmi zhoubá bujeí Neí určeo k dalšímu šířeí 39

40 KMENOVÉ BUŇKY embryoálí 2 Pro výzamě rostoucí protesty proti experimetováí s embryoálími kmeovými buňkami a s ohledem a to, že jejich deriváty ejsou všeobecě aplikovatelé bez utosti řešit komplikace spojeé s trasplatací cizorodé tkáě a po prokázáí existece použitelých zdrojů kmeových buěk v dospělém orgaismu se těžiště výzkumu výzamě posouvá od embryoálí k tzv. reprogramovatelým buňkám získaým od jedice, jemuž je třeba pomoci. Neí určeo k dalšímu šířeí 40

41 KMENOVÉ BUŇKY z vyrobeých kloů 1 Předpokládalo se, že bude možé vyrobit klo postižeé osoby a z ěho získat liie programovatelých buěk plě kompatibilích, ALE: Lidské kloy ejsou schopé vývoje do stadia vhodého pro odběr kmeových buěk Ukázalo se, že buňky klou ejsou zcela idetické a předpoklad, že budou tolerováy původím orgaismem patrě eplatí Výroba kloů je spojea s výrobou lidských embryí určeých jedozačě k likvidaci to ve většiě zemí eí dovoleo Neí určeo k dalšímu šířeí 41

42 KMENOVÉ BUŇKY z vyrobeých kloů 2 Zdá se, že předpoklady, že bude možé široce využívat buěk z kloů vyrobeých z teapeutického důvodu jako zdroj kmeových buěk (tzv. terapeutické kloováí) jsou ve světle získaých pozatků mylé a tato cesta je slepá. Ve většiě civilisovaých států je přístup k terapeputickému kloováí přiejmeším velmi vlažý Neí určeo k dalšímu šířeí 42

43 KMENOVÉ BUŇKY dospělé 1 Využití kmeových buěk získaých ze žijícího orgaismu u eí spojeo s etickými problémy provázejícími embryoálí kmeové buňky u ezasahuje do atigeích vlastostí a tedy může být zdrojem buěk plě kompatibilích u možé cesty isolace se stále rozmožují Neí určeo k dalšímu šířeí 43

44 KMENOVÉ BUŇKY dospělé 2 Velké možství kmeových buěk obsahují tkáě placety, která po porodu ztrácí svůj výzam pro ovorozece a je likvidovaá. Je to kvalití zdroj, ale: u pokud by měla sloužit v dospělosti, musí být isolovaé kmeové buňky uchováváy (zmrazeé) do doby potřebosti u pokud by byly použity pro jiou osobu, jsou zatížey risiky trasplatace ekompatibilí tkáě Totéž platí o krev obsažeou v porozeé placetě pupečíkovou krev Existují baky pupečíkové krve (buěk z í isolovaých), jak soukromé, tak veřejé Použití těchto zdrojů je prakticky bez etických risik Neí určeo k dalšímu šířeí 44

45 KMENOVÉ BUŇKY dospělé 3 Možosti odběru kmeových buěk z dospělého orgaismu se eustále rozšiřují (periferí krev, kostí dřeň, vlasové cibulky, aj..) Tyto tzv. idukovatelé buňky ejeví takovou tedeci ke zvrhutí v zhoubé bujeí Buěčé liie budou plě kompatibilí s jejich dárcem Tato možost se des předostě studuje Neí určeo k dalšímu šířeí 45

46 KMENOVÉ BUŇKY praktické aplikace 1 Možost léčby ěkterých zhoubých krevích chorob kmeové buňky isolovaé z kostí dřeě ebo periferí krve odebraé před ozářeím a aprogramovaé oboví ormálí krvetrvorbu běžě používáo Výroba buěk produkujících isuli a vyřešeí příčiy cukrovky typu I slibý vývoj Možost regeerace srdečí svaloviy po ifarktu kliicky zkoušeo Neí určeo k dalšímu šířeí 46

47 KMENOVÉ BUŇKY praktické aplikace 2 Možost přemostěí míších defektů po úrazech či áhrady ervových buěk u demecí prví pokusy dosud eprůkazé Náhrada či obova kloubích chrupavek (odstraila by většiu potřeb umělých kloubů prví pokusy s kultivací vhodých liií Neí určeo k dalšímu šířeí 47

48 KMENOVÉ BUŇKY praktické aplikace 3 Přes začé problémy biologického, techického, etického i politického charakteru se jeví studium možosti použití kmeových buěk jako léčebého prostředku jako velmi perspektiví. Až a výjimky elze předpokládat, že by v blízké budoucosti bylo možé širší praktické použití buěčých liií odvozeých od kmeových buěk řízeým diferecováím kromě těch možostí, které jsou des ve stadiiu alespoň kliických zkoušek Neí určeo k dalšímu šířeí 48