Zvládneme v dohledné době „umělé varle“ nebo „umělý vaječník“? Do těchto zařízení bychom na jedné straně vkládali buňky odebrané z těla neplodných mužů či žen a na druhé straně bychom odebírali spermie či vajíčka pro početí dítěte ve zkumavce.
„Umělé pohlavní žlázy“ by vnesly revoluci do léčby vážných případů neplodnosti. Obrovským přínosem by byly i pro chov hospodářských zvířat nebo pro záchranu ohrožených živočichů. „Výchova“ pohlavní buňky z jiných, snáze dostupnějších typů buněk však zůstává pro současnou vědu tvrdým oříškem.
Zatím jen náhražka?
Ani pro matku přírodu není tvorba spermií a vajíček jednoduchou záležitostí, protože probíhá v několika komplikovaných krocích. Základní princip je vždy stejný, ať už stojí na konci vývoje vajíčko nebo spermie. Výchozí buňka musí pokaždé zredukovat svůj původní počet chromozomů (základních „porcí“ dědičné informace) na polovinu. Vznikající pohlavní buňka je přitom závislá na vydatné pomoci dalších buněk pohlavních žláz, kterou není snadné suplovat. I ty nejdůmyslnější koktejly chemikálií jsou za mnohostrannou buněčnou spolupráci zatím jen chabou náhražkou.
Většina vajíček bez užitku zaniká
Vajíček není nikdy dost. Ve srovnání se spermiemi jich je dokonce jako šafránu. Samci savců uvolní v jediném ejakulátu miliony či dokonce miliardy spermií, ale v těle samice dokončí vývoj jedno nebo nejvýše několik málo vajíček jednou za několik týdnů. Vaječníky sice obsahují tisíce buněk, které se mohou vyvinout ve vajíčko schopné oplození, ale ty se za obvyklých podmínek „nedostanou ke slovu“. Drtivá většina jich bez užitku zaniká.
Jako jeden z prvních pomohl „nehotovým“ vajíčkům savců kultivací v živných roztocích americký biolog John Eppig z Jackson Laboratory. V roce 1996, oplozením vajíčka doslova vypiplaného z „nehotových“ vajíček novorozené myši, získal se svými spolupracovníky myš. Myšák Eggbert (anglické „egg“ znamená „vajíčko“) se pak stal hvězdou sdělovacích prostředků. Dlouho se ale přízni médií netěšil. Záhy se ukázalo, že se narodil s vážnými defekty. Kromě jiného trpěl těžkou obezitou.
John Eppig věděl, že myším vajíčkům nedopřál v laboratorních podmínkách vše, čeho se jim dostává v těle matky. Navíc nedokázal získat Eggbertovy nástupce. Technika pěstování „nehotových“ vajíček opakovaně selhávala a trvalo šest let, než laboratorní „linka na dopěstování vajíček“ dosáhla jakés takés spolehlivosti. Když se povede Eppigovi získat oplozením vypiplaných vajíček stovku embryí, má celkem reálnou vyhlídku, že z nich získá 5 myšat. Je to sice málo, ale takové myši vypadají i v dospělosti úplně normálně a jsou naprosto zdravé.
Může se pokazit příliš mnoho
Pokrok v laboratořích se tím však nezastavil. Tým japonských vědců vedený Izuhem Hatadou zajistil v laboratoři myším vajíčkům vývoj z ještě časnějších stádií. Použil totiž „nehotová“ vajíčka z těla myších plodů. V laboratořích university v Maebaši tak přišlo na svět 16 myšek. Hatada jim ale před oplozením dopřál vydatný dopink tím, že přenesl dědičnou informaci „vypiplaných“ vajíček do „přírodních“ vajíček, dorostlých v těle myší a následně zbavených vlastní dědičné informace. Bez této „výměny buněčné karoserie“ by vajíčka jen těžko zdárně dokončila svůj vývoj.
Biologové se shodují v tom, že v současné situaci by bylo využití podobných postupů k léčbě neplodnosti u lidí nezodpovědným hazardem. Ve vajíčku se toho totiž může pokazit až příliš mnoho. Některá poškození nedokážeme dnes ani spolehlivě odhalit.
„Naše kultivační postupy se úžasně zdokonalily,“ říká John Eppig. „Ale k tomu, abychom dostihli matku přírodu máme ještě daleko.“
Chůvy pro spermie
Plastikové laboratorní misky s živným roztokem se už v laboratořích pomalu mění i na „umělé varle“. Velkou zásluhu na tom má tým amerického biologa Johna Parkse z Cornell University. Buňky předurčené k proměně v býčí spermie smísil Parks se Sertolliho buňkami, které ve varleti slouží spermiím jako starostlivé chůvy. Vědci poskytli buňkám několik týdnů na kýženou proměnu a „dotlačili“ buňky až do stádia, kdy už obsahují jen potřebnou polovičku dědičné informace.
Buňky ale zatím selhávají v závěrečném finiši, během kterého se baculatá buňka promění ve štíhlou spermii poháněnou bičíkem. Přesto už jsou tyto buňky schopny spermii zastoupit. Jejich kvality prokázal tým vedený Ryuzem Yanagimachim z University of Hawaii v Honolulu. Vědci z havajského týmu vnesli totiž nehotové buclaté samčí pohlavní buňky do nitra myšího vajíčka jemnou skleněnou kapilárou. Ze vzniklých embryí se narodily po všech stránkách normální myší.
Konečným cílem biologů ale je, aby v „umělém varleti“ vyrostly zcela plnohodnotné pohyblivé spermie, schopné oplodnit vajíčko bez jakékoli dopomoci. „Právě tenhle poslední krok představuje opravdu vážný problém,“ přiznává Tošijaki Noce.
A co třeba kmenové buňky?
Donedávna vědci zkoušeli pěstovat v laboratoři pohlavní buňky jen z buněk odebraných z pohlavních žláz, jež jsou k osudu pohlavních buněk nezvratně předurčeny. Zdrojem pohlavních buněk by se však mohla stát i „univerzální buněčná surovina“ ukrývající se za názvem „embryonální kmenové buňky“. Tyto buňky lze získat z velmi časných zárodků a mají úžasnou schopnost proměnit se za vhodných laboratorních podmínek na jakýkoli typ buněk těla. Mohly by z nich tedy vznikat i vajíčka nebo spermie?
První výrazný úspěch si připsal na své konto tým Hanse Schölera z University of Pennsylvania, který dokázal z myších embryonálních kmenových buněk vypěstovat buňky v mnoha směrech připomínající vajíčka. V současné době Schöler podrobuje vajíčka zásadní „zkoušce ohněm“ – oplození spermií, jež by mělo vyústit v narození zdravých mláďat.
Tým japonských biologů vedený Tošijakim Nocem z Mitsubishi Kogaku Institute of Life Sciences (MITILS) zas přiměl myší embryonální kmenové buňky k zahájení vývojové cesty vedoucí k samčím pohlavním buňkám. V laboratoři narostlé buňky zvládly jen první kroky náročně proměny, ale když je pak vědci přenesli do varlat laboratorním myšákům, dospěly ve skutečné spermie.
„O tom, jestli jsme získali skutečně plnohodnotné spermie se přesvědčíme, až se z oplozených vajíček narodí zdravé myši,“ brzdí předčasné nadšení Noce. „V současnosti nemohu říct, jestli jsou ty spermie normální nebo ne.“
Že by oplodnění bez spermií?
Otázka, jestli k rozmnožování pohlavní buňky vůbec potřebujeme, není ve světle některých nejnovějších výzkumů zas tak absurdní. Vajíčko má v sobě uložen program pro nezbytné rozdělení dědičné informace. Možná, že kdybychom mu podstrčili jádro tělní buňky, samo by si její dědičnou informaci zredukovalo a zbylá dědičná informace by se chovala jako DNA z pohlavní buňky.
Australská bioložka Orly Lachamová-Kaplanová z melbournského Monash Institute of Reproduction and Development zkusila vpašovat do dělícího se vajíčka místo spermie tělní buňku myšího samce. Získala tím embrya, která se dále vyvíjela. „Teď právě testujeme, jestli se z těchto embryí narodí mláďata a zda budou zdravá,“ říká australská bioložka o svém výzkumu.
Reprodukční biolog Gianpietro Palermo z Cornell University zas zkusil jádro vajíčka zaměnit za jádro tělní samičí buňky. Vajíčko s ní naložilo jako se svou vlastní dědičnou informací a provedlo patřičnou redukci. I Palermovi ještě zbývá provést klíčové testy, na jejichž konci by se narodila z takto získaných vajíček mláďata.
Jen škubání dědičné informace
Mnozí přední experti sledují toto počínání s značnou skepsí. Ryuzo Yanagimachi prokázal, že vajíčko neumí dědičnou informaci tělní buňky správně rozdělit a dopouští se přitom vážných chyb. Vzniklé embryo pak nemá šanci na zdárný vývoj. „Je to prostě jen škubání dědičné informace na dva kusy, bez toho, že by někdo dokázal plnohodnotnost takového dělení,“ dává Yanagimachimu zapravdu John Eppig.
Biolog Peter Donovan z filadelfské Thomas Jefferson University upozorňuje na to, že tělní buňky mohou mít vážně poškozenou dědičnou informaci, protože postrádají přirozenou ochranu, již příroda proti podobným škodám dopřává spermiím i vajíčkům. „Použít tak poškozenou dědičnou informaci pro početí dítěte by bylo šíleně riskantní,“ varuje Donovan.
„Děti ze zkumavky“ staly v uplynulém čtvrtstoletí běžnou záležitostí. Děti počaté z pohlavních buněk vypěstovaných v „umělých vaječnících“ či „umělých varlatech“ je ale v dohledné době následovat nebudou.
Nebude to klon!
Především u myší už se podařilo vytvořit z embryonálních kmenových buněk buňky pohlavní – vajíčka i spermie. Postup má ještě hodně daleko do dokonalosti, v zásadě se však zdá schůdný. Neplodným párům se tak otvírá šance, kterou by pro ně ještě nedávno nevymyslel ani spisovatel sci-fi s hodně bujnou fantazií.
Z těla partnerů budou odebrány specializované tělní buňky (např. buňky pokožky nebo ústní sliznice), jádro těchto buněk bude pak přeneseno do vajíčka zbaveného vlastní dědičné informace a poskytnutého dobrovolnou dárkyní. Vznikne tak embryo, jehož přenos do těla náhradní matky by zajistil narození lidského klonu. To však nebude na programu dne. Embrya totiž budou přeměněna na embryonální kmenové buňky a z těch budou posléze ve specifických podmínkách vypěstovány spermie nebo vajíčka. Takto vzniklé pohlavní buňky poslouží pro oplození ve zkumavce. Vzniklý zárodek bude ve své dědičné informaci kombinovat dědičnou informaci obou biologických rodičů, ale nebude to klon.
Šance pro homosexuály?
Experimenty na myších naznačují, že spermie lze vytvořit i z embryonálních kmenových buněk samice, a naopak, vajíčko může vznikat i ze samčích. To otevírá cestu k biologicky vlastním potomkům i pro homosexuály. Ženy, které nesou ve své dědičné informaci dvojici pohlavních chromozomů X, by ze svých embryonálních kmenových buněk samozřejmě získávaly jen spermie nesoucí pohlavní chromozom X. Použitím takových spermií pro oplození by se rodila výhradně děvčata. To by však pro homosexuální ženy zřejmě nepředstavovalo zásadní problém.
U mužů, kteří mají pohlaví určeno pohlavními chromozomy X a Y, by vznikala kromě obvyklých vajíček s pohlavním chromozomem X i vajíčka s pohlavním chromozomem Y. Taková „chlapská“ vajíčka by mohla být defektní. Pro oplození by proto byla používána výhradně vajíčka s chromozomem X a jejich výběr by nepředstavoval zásadní technický problém. Je zvládnutelný už stávajícími technologiemi, které měří obsah DNA v buňce a jsou s to odlišit buňky s chromozomy X a Y. Chromozom Y je menší než chromozom X a buňky, které jej nesou, obsahují asi o 3 % méně DNA.
Nikomu nesmí být odepřeno právo zplodit dítě
Možná někteří lidé dojdou k závěru, že něco tak nepřirozeného jako jsou děti homosexuálů by se mělo zakázat. Mohou se o to pokusit, ale nebudou to mít vůbec lehké. Právní systém některých zemí totiž vytvoří pro rozmnožování homosexuálů pomocí biotechnologií celkem příhodné klima. Například ústava Spojených států garantuje, že nikomu nesmí být odepřeno právo zplodit dítě. V dobách, kdy byla ústava sepisována nikdo s biotechnologiemi a kouzly oplození ve zkumavce nepočítal. Pro homosexuály jsou ale právě tohle cesty k naplnění práva garantovaného ústavou. Pokud by jim ho někdo odepřel zákonem, mohli by homosexuálové označit zákaz za protiústavní. Znalci amerického ústavního práva tvrdí, že v takovém soudním sporu mají homosexuálové velkou naději na vítězství.
