Biologové dnes dovedou vytvořit živočichy, kteří mají v těle lidské buňky. Tvorové poskládaní z lidských a zvířecích „součástek“ jsou totiž nesmírně důležití pro biomedicínský výzkum. S jejich vznikem se ale pojí i nedořešené etické otázky.
Chiméru lze v antickém bestiáři, tedy výčtu podivných tvorů, jen těžko přehlédnout. Jejím otcem byl stohlavý obr Tyfón a povila ji hadí žena Echidna. Tenhle povedený párek přivedl na svět kromě jiného i dvouhlavého psa Kerbera, jenž hlídal vstup do podsvětí. Chiméru jako kdyby poskládali z částí těla tři tvorů – kozla, lva a hada.
Jednovaječná dvanácterčata?
Moderní biologie si vypůjčila Chiméřino jméno pro jedny z nejpodivuhodnějších tvorů, jaké dnes můžeme v laboratořích najít. Jsou to potomci čtyř rodičů. Ti navíc dokonce ani nemusejí náležet ke stejnému živočišnému druhu.
Existenci zvířecích chimér umožňuje skutečnost, že velmi raný zárodek není vyhraněným individuem. Pokud dojde k jeho rozdělení, narodí se dva geneticky totožní jedinci, tzv. jednovaječná dvojčata. K nerozeznání podobní sourozenci se však zdaleka nerodí jen lidem. Například u pásovců dochází v těle březí matky ke zcela spontánnímu, přirozenému dělení zárodků. Narodit se tak mohou i jednovaječná dvanácterčata.
Podobně je savčí embryo tolerantní i k vzájemnému spojování. Dva zárodky mohou navzájem splynout v jeden. Vznikne tak na první pohled úplně obyčejné embryo. Z něj se narodí živočich s tělem poskládaným z buněk dvou různých jedinců. Právě takového tvora pak označujeme jako chiméru. Výjimkou ve spontánním vzniku chimér není ani člověk. Jde však o velmi vzácné případy a většina z nich unikne naší pozornosti, protože se tyto chiméry na první pohled od ostatních lidí nijak neliší.
Myší chyméra
U živočichů můžeme takový proces splynutí embryí navodit v laboratorních podmínkách. Představme si například, že použijeme dvě embrya myší. Jedno má černé rodiče a narodila by se z něj černá myška. Druhý zárodek zplodily bílé myši a narodila by se z něj myš s bílým kožíškem.
Když ale obě embrya spojíme a vzniklý zárodek necháme donosit náhradní matce, narodí se myš-chiméra. Její podivný původ prozradí kožíšek, který je na některých místech bílý a jinde zas černý, podle toho, kam se při vývoji plodu zatoulaly buňky pocházející z jednotlivých embryí.
Podobně může mít myší chiméra poskládány i ostatní části těla, i když na těch není barva samozřejmě patrná. Krev je červená, i když ji tvoří buňky jak bílé, tak i černé myši. Podíl buněk pocházejících z jednotlivých embryí nemáme totiž pod kontrolou. V některých částech těla může být poměr buněk celkem vyrovnaný, v jiných pak můžou zcela převládnout „černé“ či naopak „bílé“ buňky.
S cizí krví v žilách
Chiméry ale vznikají i v mnohem pozdějších fázích života. Například po transfuzi krve kolují pacientovi v žilách krvinky dárce a v těle tak má buňky cizího člověka. Je tedy z ryze biologického hlediska chimérou, i když pouze dočasnou. Po nějaké době krvinky dárce z těla zmizí a nahradí je krvinky vytvořené z pacientovy kostní dřeně.
Po úspěšné transplantaci kostní dřeně se však člověk chimérismu nezbaví do konce života. V kostech má cizí dřeň a žilami mu koluje cizí krev. Podobně zůstane člověk chimérou i po transplantaci srdce, plic, ledviny nebo jater. Transplantovaný orgán mu totiž nepatří, pochází od cizího člověka.
Kde se pasou kovce?
Pro tvorbu chimér není nepřekročitelná ani hranice oddělující různé živočišné druhy. Už v roce 1984 spojil dánský biolog Steen Willadsen embrya kozy a ovce a po přenosu takto vzniklého zárodku náhradní matce se narodila chiméra, pro níž Willadsen vymyslel jméno „geep“. Vzniklo složením anglického slova pro kozu „goat“ a ovci „sheep“. Do češtiny bychom snad mohli slovo „geep“ přeložit jako „kovce“.
Mezidruhové chiméry poskládané z buněk různých živočichů lze ale vytvořit i transplantacemi. V těchto případech lze použít dokonce i lidské tkáně a buňky a přenést je do zvířecího organismu. Cílem však není vytvořit Minótaura – člověka s býčí hlavou. Nejčastěji jsou takové transplantace prováděny u myší a biologové k nim mají velmi dobrý důvod. Laboratorní myš je totiž neocenitelným pomocníkem biologů i lékařů. Řada klíčových otázek spojených se vznikem a léčbou závažných onemocnění byla vyřešená jen díky pokusům na těchto hlodavcích.
Virus HIV si hlodavců nevšímá
Člověka a myš však dělí poměrně dlouhé období samostatné evoluce a pro některé typy výzkumu se proto hlodavci příliš nehodí. Jejich organismus reaguje úplně jinak než lidské tělo. Například virus HIV si myší nevšímá a výzkum choroby AIDS proto nemůže s myšmi příliš počítat.
Stejné omezení platí i pro další původce lidských onemocnění. Vědci se proto snaží pozměnit myší organismus tak, aby nabízel choroboplodným zárodkům podmínky co nejvíce podobné lidskému tělu.
Američtí biologové k tomu využili myši, které mají, v důsledku vrozené dědičné poruchy (mutace), vyřazenu z činnosti vlastní imunitní obranu. Tělo těchto myší pak přijímá bez větších potíží i úplně cizí buňky. Vědci nejprve voperovali myším do těla části brzlíku a jater odebraných z lidského plodu. Když se myši z operace zotavily, byly vystaveny účinkům radioaktivního záření, jež jim zahubilo všechny buňky kostní dřeně. Za zničenou kostní dřeň následně dostaly náhradu, lidské buňky.
Polidštěné myšky
Po nějaké době měly myši ve všech orgánech buňky lidské imunitní obrany v patřičném množství i „sortimentu“. Jejich reakce na choroboplodné zárodky vyvolávající lidské nemoci se proto nápadně podobá odpovědi imunitního systému člověka.
Názorně se to ukázalo při pokusech s virem Epsteina-Barrové (EB virus), který je původcem mononukleózy a podílí se na vzniku některých nádorů. U obyčejných myší nevyvolá virus EB větší odezvu. Imunitní obrana člověka na něj ovšem reaguje razantně! Velmi podobná je i odezva myší s lidským imunitním systémem.
Kromě EB viru lze na těchto chimérách zkoumat i další infekce. Připravují se pokusy s virem HIV, viry vyvolávajícími horečku dengue (onemocnění šířené především komáry), viry chřipky, s virovým původcem choroby SARS nebo s bakterií způsobující sněť slezinnou čili antrax.
Zázračné kmenové buňky
Podobné experimenty přinášejí na jedné straně velmi důležité poznatky. Na druhé straně nastolují etické otázky spojené s tvorbou živočichů, nesoucích v těle lidské buňky nebo tkáně.
Kontroverzní lidsko-zvířecí chiméry vznikají i při výzkumu tzv. embryonálních kmenových buněk, které lze vypěstoval z buněk týden starých lidských embryí. Zárodky se za speciálně navozených laboratorních podmínek promění v univerzální buněčnou „surovinu“.
Embryonální kmenové buňky pak lze v laboratoři neomezeně množit. Zároveň si uchovávají schopnost vyvinout se v kterýkoli ze zhruba 230 typů buněk těla dospělého člověka. Jsou proto obrovským příslibem pro medicínu. V budoucnu je chtějí lékaři využít k léčbě Parkinsonovy choroby, cukrovky, srdečních chorob nebo k nápravě poraněné míchy. Buňky potřebné pro léčbu by se pacientovi vypěstovaly v laboratoři.
Zkouškou ohněm!
Zrod embryonálních kmenových buněk však vůbec není jednoduchou záležitostí. Biologové se proto potřebují nějak přesvědčit, zda se jim jejich „výroba“ povedla. Opravdu se dovedou proměnit na jakýkoli typ buněk dospělého těla? A nebo se někde vloudila chybička a buňky o některé možnosti „rekvalifikace“ přišly?
U embryonálních kmenových buněk získaných z myšího embrya je takovou „zkouškou ohněm“ právě tvorba chimér. Vědci vnesou buňky do nitra myšího zárodku a počkají, až se z něj narodí mládě. Tomu se pak podívají do těla a pátrají v jeho tkáních a orgánech po buňkách pocházejících z embryonálních kmenových buněk. Čím širší je rejstřík míst, kam se buňky zatoulaly, tím větší je šance, že se jim podařilo vypěstovat plnohodnotné embryonální kmenové buňky.
Pozor na etiku!
U lidských embryonálních kmenových buněk však nelze analogický test ze zcela pochopitelných důvodů provést. Nelze totiž cíleně vytvořit lidskou chiméru a tu pak studovat. Vědci se proto musí spokojit se vstříknutím lidských embryonálních kmenových buněk do varlat myšáků, kteří mají defektní imunitní systém. Embryonální kmenové buňky začnou v těle myšího hostitele růst a vytvářet tak roztodivné buňky a tkáně.
V takto narostlém novotvaru pak vědci pátrají po různých typech lidských buněk. Test má ale svá omezení, a tak vědci zkoušejí obdobu myšího testu. Lidské embryonální kmenové buňky vnášejí do nitra myšího zárodku. Vzniklé embryo se pak vyvíjí v těle myší samice v lidsko-myší chiméru. Vzniká myš s nejrůznějšími typy lidských buněk na nejrůznějších místech těla.
Obvykle se zárodek nenechá vyvíjet až do narození a ke studiu se používají jen plody. Pokud by se totiž takové zvíře narodilo, může mít lidské buňky prakticky kdekoli – v srdci, plicích, střevech, ale také v mozku nebo v pohlavních žlázách. Teoreticky by pak myš mohla vytvořit spermii nebo vajíčko s lidskou dědičnou informací. Mohla by mít například mozek tvořený z větší části lidskými neurony. A tady už vstupuje biomedicína na hodně tenký etický led. Američtí vědci věnovali nedávno řešení této otázky týdenní konferenci. K jednoznačné odpovědi, na které by se všichni shodli, ale nedošli.
Náhradní díly pro mozek
Bouřlivé diskuse se vedou kolem výzkumu léčby pomocí embryonálních kmenových buněk. Velkou šanci na zlepšení zdravotního stavu slibují tyto buňky například lidem postiženým Parkinsonovou chorobou. Těmto pacientům v mozku odumřely neurony produkující látku zvanou dopamin. Postižení lidé trpí poruchami pohybu, závratěmi, vyčerpáním, nespavostí a dalšími závažnými zdravotními potížemi.
Američtí vědci vypěstovali v laboratoři z lidských embryonálních kmenových buněk neurony, které by mohly sloužit jako náhrada za buňky odumřelé v mozku pacientů s Parkinsonovou chorobou. Neurony pak transplantovali do mozku potkanů s příznaky Parkinsonovy choroby. Zvířata se uzdravila! Už neztrácela rovnováhu a obnovila se jim koordinace pohybu narušená nemocí. Bohužel, úspěch provázely nežádoucí vedlejší efekty. Některé embryonální kmenové buňky se ale kompletně nepřeškolily do nové role a začaly se po transplantaci v mozku zvířat nekontrolovaně množit. V podstatě vyvolaly nádorové bujení.
Opice s lidským mozkem?
Je jasné, že než přistoupíme k léčbě lidí, bude muset proběhnout mnoho pokusů a testů na zvířatech. Nakolik ale budou jejich výsledky hodnověrné? Co se dá usoudit z výsledků pokusů, při kterých tyto buňky kolonizují mozek zvířete, o reakci mozku člověka postiženého Parkinsonovou chorobou? Co když lidský mozek zareaguje na dávku léčebných buněk úplně jinak?
Vědci se proto při pokusech snaží co nejvíce napodobit podmínky budoucí léčby. Vnášejí například lidské nervové buňky do mozku opic. Jsou si přitom dobře vědomi, že tak opici vlastně polidšťují. Jak daleko přitom smějí zajít? Jak moc mohou mozek makaka nebo šimpanze polidštit? A co když po takém zákroku zvíře výrazně „zmoudří“?
O „duševních“ schopnostech opic a lidoopů toho stále ještě nevíme dost. A primáti nás v tomto směru neustále překvapují. Hrozí nám, že nedokážeme „polidštění“ opice ani správně vyhodnotit. Projev dosud netušené přirozené schopnosti nás tak může u primáta léčeného lidskými nervovými buňkami zbytečně vyděsit. Hrozí ale i opačná situace, kdy opici sice skutečně polidštíme, ale nedokážeme to u ní odhalit.
Dá se omezit riziko?
Někteří vědci jsou přesvědčeni, že čím méně lidských buněk do zvířecího těla vneseme, tím lépe. Zaznívají ale i zcela opačné hlasy. Jejich krédo lze shrnout do rčení: „Čím víc tím lépe.“
Jak to zdůvodňují? První pokusy o léčbu u člověka budou v každém případě vstupem na nepoznanou půdu a ponesou s sebou i určité riziko. To můžeme omezit tak, že při testech na zvířatech navodíme podmínky co nejbližší skutečné léčbě pacienta. Znamená to, že léčený orgán zvířete nejprve osadíme co největším množstvím lidských buněk. Léčebné buňky pak najdou ve zvířecím těle působiště velmi podobné tomu, jaké na ně čeká v organismu nemocného člověka. Pokud tyto testy dopadnou dobře, bude skutečná léčba s vysokou pravděpodobností pro pacienta bezpečná.
Ani vědci se zatím neshodnou
Na otázky týkající se lidsko-zvířecích chimér panují mezi odborníky velmi různorodé názory. Široké názorové spektrum zřejmě zavládne i mezi veřejností. Někdo bude pro všemi deseti, jiný bude lidsko-zvířecí chiméry stejně zarytě odmítat.
Jakkoli bouřlivá a vzrušená diskuse je však v tomto případě lepší než „ticho po pěšině“. Vědci si s těmito otázkami už hlavy lámou. To ale nestačí. Měla by o nich vědět, přemýšlet a diskutovat celá společnost.
Léčba embryonálními kmenovými buňkami je zatím hudbou daleké budoucnosti. Každý z nás by ale měl mít sám pro sebe jasno, jak se k ní postaví, až se ambiciózní plány biologů a lékařů začnou uskutečňovat.
Chiméry versus hybridi
Chiméry bývají někdy zaměňovány s mezidruhovými kříženci, hybridy. Mezidruhovým hybridem je například mula vzniklá po oplození vajíčka klisny spermií osla. Hybrid má dva rodiče, z nichž každý je příslušníkem jiného živočišného druhu. Chiméra koně a osla by vznikla spojením oslího a koňského zárodku a měla by tudíž čtyři rodiče. Kobyla a hřebec by byli rodiči koňských buněk chiméry, osel a oslice by stáli u zrodu oslích buněk.
Zatímco mula jako hybrid má v každé buňce polovinu dědičné informace klisny a polovinu dědičné informace osla, chiméra by nesla ve svém těle jak „čistokrevné“ oslí buňky, tak i buňky čistě koňského původu.
Lidské chiméry
U člověka může dojít ke splynutí zárodků v případě, že matka uvolnila pro oplození dvě dozrálá vajíčka a každé bylo oplozeno spermií. Stává se to vzácně, ale dochází k tomu.
Nejnápadnější je chimérismus u člověka v případě, že žena uvolnila dvě vajíčka a měla pak pohlavní styk s dvěma různými partnery. Každé vzniklé embryo pak má jiného otce a jejich buňky nesou odlišné varianty genů pro různé znaky. Pokud vznikne z takových embryí náhodou chiméra, bude její vzhled o to nápadnější, oč odlišnější vzhled měli oba otcové. Zvláště okaté to bude v případě, že otcové patří k různým etnikům. Představme si, že jeden je Afričan a druhý Asiat. Narozené dítě – chiméra – může mít některé části těla s tmavou pokožkou Afričanů a jiné se světlou pokožkou Asiatů (lidově řečeno, chiméra je „strakatá“). Totéž se může týkat i vlasů. Část hlavy chiméry mohou krýt kudrnaté vlasy typické pro Afričany a část rovné vlasy Asiatů.
S nástupem léčby neplodnosti „oplozením ve zkumavce“ stoupá i riziko vzniku lidských chimér. Matce je do dělohy, ve snaze zajistit co nejvyšší úspěšnost léčby, přenášeno hned několik embryí. V tomto případě mají všechna embrya stejného otce i matku, ale i tak jsou mezi nimi rozdíly. Můžou splynout například embrya mužského a ženského pohlaví. K takovému případu již došlo ve Skotsku, kde se narodil chlapec, který nese v těle buňky své nenarozené sestry. Z biologického hlediska je hoch chimérou.
Chiméry číhají všude
Vidina
Jako chiméru někdy označujeme nereálnou představu, výplod bujné fantazie. Někdy mívá označení chiméra v tomto významu i mírně hanlivý podtext.
Z antických mýtů
Staří Řekové zpodobňovali bájnou obludu Chiméru ve dvou provedeních. První varianta měla hadí ocas, tělo kozy a hlavu lva. Druhá byla vybavena hlavami všech tří tvorů. Hadí hlavu nesla na ocasu a lví a kozí hlava seděla Chiméře na krku. Všechny mýty se shodují v tom, že Chiméřiny hlavy dštily oheň. Za její domov je považována sopečně aktivní oblast Yanartas v dnešním jihovýchodním Turecku. V této oblasti se nacházejí vývěry metanu, který na vzduchu hoří. V antických dobách stál nedaleko chrám zasvěcený bohu ohně Hefaistovi. V noci je zář hořícího metanu viditelná na velkou vzdálenost a antičtí námořníci ji využívali k navigaci. Dnes tamější průvodci připravují na metanových plamenech turistům čaj. Právě ohně vycházející ze země stály zřejmě u zrodu legendy o Chiméře. Oblast nesla dokonce Chiméřino jméno.
Ryby
Jako chiméry jsou označovány i ryby z příbuzenstva žraloků a rejnoků. Podobně jako jejich příbuzní mají i chiméry chrupavčitou kostru. Žijí při dně moří mírného klimatického pásu a dorůstají délky až dvou metrů. Často jsou vybaveny jedovatými ostny, které jim trčí ze hřbetu před hřbetní ploutví. Jejich kůže je hladká, bez šupin.
Některé chiméry mají tak nezvyklý vzhled, že to zavdalo příčinu k pojmenování odkazujícímu na antickou obludu Chiméru. S chimérami poskládanými z buněk různých živočichů nemají ale mořské chiméry nic společného.
Počítačový program
Jako Chimera je označován počítačový grafický program pro výzkum sil působících v molekulách. Oblibu jeho autorů z University of California v San Francisku v antických bájích dokládá fakt, že předchůdci programu Chiméra vzešlí z této dílny nesou jméno Midas a MidasPlus.
Bílkovina
Chimérní bílkoviny nejsou bílkoviny snované z nereálných vizí molekulárních biologů. Vznikají v buňkách podle genů složených z úseků dědičné informace, které k sobě za normálních okolností nepatří. Chimérní bílkoviny mohou být dokonce tvořeny podle částí genů příslušejících různým organismům.
V této souvislosti je zajímavé, že bílkoviny vytvořené podle instrukcí poskládaných z dědičné informace různých genů vznikají i zcela přirozeně. Buňka zahájí tvorbu instrukce pro výrobu bílkoviny podle jednoho genu a v určitém okamžiku celý mechanismus přeskočí na jiné místo dědičné informace a pokračuje dále v práci. V tomto případě nejde o chybu ale o důmyslný mechanismus, který dovoluje podle poměrně malého počtu genů vyrábět velmi široký sortiment bílkovinných molekul.
Padělky
Paleontologové se chimér obávají. Ne že by jim hrozilo, že někde vykopou fosílii bájné antické příšery. Jejich chiméry totiž vznikají v dílnách padělatelů. V poslední době je jejich zdrojem především černý trh s fosíliemi v Číně. Místní obchodníci jsou mistry ve skládání zlomků fosílií, které k sobě původně vůbec nepatřily. Nejednou už napálili prodejem takové „rarity“ i věhlasné odborníky. Teprve detailnější průzkum odhalil, že „unikátní“ fosílie je „chiméra“ poskládaná ze zlomků fosílií celkem tuctových pravěkých tvorů. Nejznámější jsou příklady chimér vzniklých složením fosílií pravěkých ptáků a dinosaurů.
