Pro nevidomého člověka je umělé oko snem. Snem, který by mu dokázal vrátit zrak a který v současné době patří více než do reálné vědy do vědecko-fantastické literatury. Přesto se zcela nedávno podařilo udělat první kroky, které by tento sen mohly proměnit ve skutečnost.
„Výroba“ oka je velmi náročná záležitost. Kromě jiného si žádá i velmi přesnou koordinaci jednotlivých kroků, do které se v mnohých případech zapojují molekuly adenosintrifosfátu a adenosindifosfátu (ATP a ADP). Právě tyto molekuly byly klíčem k nejnovějšímu objevu britských vědců.
Nick Dalea a Elizabeth Jones z britské Warwické univerzity chovají ve své laboratoři pulce, kteří vypadají jako výtvory šíleného genetika. Kromě svých dvou běžných očí mají i několik dalších zrakových orgánů různě roztroušených po těle. Nalezli bychom je na temeni hlavy, hřbetě nebo na ocásku. Cílem vědců však rozhodně nebylo vytvořit vševidoucí žábu, ale přijít na to, jak vlastně oko vzniká, aby jej jednoho dne mohli vytvořit sami ve zkumavce. A to nejen žabí, ale především lidské.
Náhody přejí velkým objevům
Stejně jako Flemingovi dopomohla k objevu penicilínu náhoda, i v případě nadbytečných očí u pulců na počátku nestál záměr. „Vývoj oka nebyl našim hlavním cílem, zajímal nás především vliv molekuly ATP na biomechaniku pohybu žab,“ říká Elizabeth Jones. „ATP je taková zvláštní molekula, která zachycuje energii uvolněnou při štěpení organických látek, a pak ji dodává tam, kde je třeba. Aby se však mohla energie z molekuly uvolnit ve větších množstvích, je zapotřebí enzym, který ATP štěpí na adenosindifosfát (ADP).“
Vědci tento proto tento enzym nejprve vstříkli zárodku do místa, kde se později vyvíjí hlava a k jejich překvapení se pulcům začaly vytvářet nové oči. Ale ani ostatní části těla se nenechaly zahanbit a ochotně po aplikaci enzymu vyráběly jednoduché zrakové orgány.
Oko třeba na ocasu
Následoval podrobný průzkum místa dění. Speciálně sestrojená sonda odhalila, že na místech, kde se zakládají oči, se molekuly ATP opravdu snaží. Nejprve se jich na místě vyrojí celá armáda, která následně infiltruje okolní buňky, kde se nechají „okrást“ o jeden atom fosforu a převtělí se do ADP. Silná koncentrace ADP probudí geny, v nichž jsou zapsány plány na výrobu oka. „O velké části těchto genů jsme věděli, jakým způsobem se do tvorby oka zapojují, již dříve. Dlouho jsme si však lámali hlavy tím, co je přiměje k činnosti ve správný čas a na správném místě,“ dodává Jones.
Nový poznatek je i v souladu s již dříve pozorovaným vztahem mezi nedostatkem enzymu štěpícím ATP na ADP u lidských plodů a vážnými poruchami vývoje oka. „Teď víme, že ADP aktivuje a koordinuje jednotlivé oční geny a troufám si říci, že nebude trvat dlouho a tento poznatek nám pomůže vypěstovat oko i v tkáňové kultuře,“ neskrývá optimismus Jones. „Jedná se sice jen o startovací mechanismus, ale i ten nám umožní odhalit, jaké procesy ve tkáni musejí proběhnout, aby se nakonec zrakový orgán vytvořil.“
Oko ze zkumavky?
Práce britského týmu je teprve na počátku a i samotná Elizabeth Jones přiznává, že případný úspěch u pulců ještě nemusí znamenat, že stejná cesta je dovede k cíli i v případě lidské tkáně. „Lidské zrakové orgány jsou mnohem složitější než jednoduché oči pulců a cesta k nim nebude vůbec jednoduchá,“ tvrdí Jones. „Všechny dosavadní poznatky sice směřují k tomu, že spouštěcí mechanismus pravděpodobně bude stejný, v dalších krocích se však mohou zapojovat zcela odlišné molekuly a celý postup bude mnohem složitější.“
Stejně tak se může výzkum zadrhnout už na faktu, že lidské tkáni nebude injekce ADP vůbec k ničemu. Je známou skutečností, že tkáně obojživelníků a plazů bývají k nápadům tvorby nových orgánů mnohem vstřícnější než savčí. Pokud mlok přijde o nohu, doroste mu nová. O podobném výsledku amputace končetin si savci mohou nechat jenom zdát. Je tedy nasnadě otázka, jestli tomu podobně nebude i u očí.
Biologii zatím předčí technika
O výrobu umělého oka se však nesnaží pouze biologové. Vlastně by se dalo říci, že o umělé oko se snaží především elektroničtí technologové. Například vědci s Technologického ústavu ve švýcarském Lausane slibují, že do několika málo let vyvinou umělou sítnici. Ta by měla sestávat z čipu s minimálně 500 světelnými receptory. Ke čtení textu na obrazovce přitom stačí už rozlišení 100 pixelů, tedy světelných bodů. Zrak sice umělá náhražka nenahradí zcela (naše sítnice má 130 milionů tyčinek reagujících na světlo), ale i tak je pro slepce velkou nadějí.
Podobnou elektronickou sítnici vyvíjejí i technologové z amerického Stanfordu.
Poněkud razantnější řešení představuje návrh výzkumného týmu z Massachusettského technologického institutu, který chce funkci celého oka nahradit miniaturní kamerou schopnou obraz „vypalovat“ na umělou sítnici, jejímž úkolem je pak předávat elektrické signály zrakovým nervům.
Umělá bulva jako živá
Náhrada oka nemá pouze funkční význam, ale i estetický. Pokud někdo přijde o oko, může si časem do prázdné jamky vkládat skleněnou náhražku. Ta má však tu nevýhodu, že se narozdíl od pravého oka vůbec nehýbe. Přirozený výraz obličeje tedy ruší o něco méně než páska přes oko, nicméně ruší stále výrazně. Z tohoto důvodu se odborníci na robotiku z Albertské univerzity v kanadském Edmontonu rozhodli, že vyvinou novou verzi náhrady oka. Ta doslova parazituje na mozkových signálech, které dávají rozkazy svalům u zdravého oka. Umělá náhražka má v sobě zabudované čidlo, které dokáže takové signály rozpoznat a řídit se jimi. Pokud tedy mozek přikáže biologickému oku, aby se podívalo doprava, zároveň stejný podnět předá i čidlu v protéze. To pak informuje řídící jednotku, aby umělým okem pohnula také doprava.
Nejčastější příčiny slepoty
Podle Světové zdravotnické organizace je nejčastější příčinou slepoty šedý zákal. Trpí jím celých 43 % slepých lidí. Při šedém zákalu se zhoršuje průzračnost čočky. Nemoc se vyskytuje v několika formách, může být vrozená, být následkem poranění oka nebo stárnutí.
Druhou nejčastější příčinou je zelený zákal, který postihuje 15 % slepců. Při glaukomu dochází ke zvýšení nitroočního tlaku, které vede k deformacím a jiným poškozením vnitřní části oka a zrakového nervu. V rozvinutých zemích postihuje až 2 % lidí středního a vyššího věku. Jeho příčinou je zvýšená tvorba komorové vody, případně poruchy jejího odtoku. Může být následkem jiných onemocnění či zranění oka nebo stárnutí.
Zejména v Asii a Jižní Americe se na přední příčky příčin slepoty dere těžký infekční zánět spojivek a rohovek, tzv. trachom. Celosvětově se na slepotě podílí 11 %. Jeho původcem jsou chlamydie (mikrobiální nitrobuněční parazité). Choroba se rozvíjí několik měsíců, a pokud se včas zaléčí antibiotiky, nezanechává trvalé následky. V rozvojových zemích je však závažným zdravotním problémem.
