V roce 2007 oznámila skupina vědců překvapivý objev: Z kmenových buněk odebraných z kostní dřeně lidských mužů vytvořili buňky podobné spermiím. O dva roky později však byla studie stažena kvůli obvinění z plagiátorství. O třináct let později zůstává schopnost vytvořit funkční lidské spermie z kmenových buněk stále nedosažitelná.
Vědci se snaží přijít na to, jak vytvořit funkční lidské gamety – vajíčka a spermie – z kmenových buněk již 20 nebo 30 let, říká Vittorio Sebastiano, biolog kmenových buněk na Stanfordově univerzitě, jehož výzkum se zaměřuje na reprodukční biologii. To by pomohlo lidem, kteří se potýkají s neplodností, mít děti a vědcům odhalit tajemství lidského vývoje. Od roku 2007 dosáhli vědci v této oblasti značného pokroku a vytvořili zdravá myší mláďata z gamet vytvořených kmenovými buňkami a dokonce i z nezralých lidských vaječných buněk. Než však budou vědci schopni přeměnit kůži nebo kostní dřeň na děti, čeká je ještě dlouhá cesta.
„Snažíme se skutečně najít způsoby, jak efektivně, robustně generovat zárodečné buňky, které mohou být v krátkodobém horizontu využity k pochopení biologie těchto konceptů, ale v dlouhodobém horizontu schopny obnovit plodnost,“ říká Sebastiano.
Když se v roce 1978 narodilo první dítě počaté pomocí mimotělního oplodnění (IVF), byl to velký krok vpřed pro reprodukční vědu a předchůdce výzkumu kmenových buněk, který dnes provádí Sebastiano a další, říká. IVF však není volbou pro každého jedince nebo pár, který se snaží mít biologické dítě, včetně těch, kteří se narodili bez pohlavních buněk nebo kteří v mladém věku podstoupili agresivní léčbu rakoviny. Tato vědecká technika by těmto jedincům nabídla novou šanci na reprodukci.
Další významný krok přišel v roce 2000, kdy byly vytvořeny indukované pluripotentní kmenové buňky (iPSC). Tyto buňky jsou odebrány z krevních nebo kožních buněk a přeprogramovány tak, aby se chovaly jako embryonální buňky, které mají schopnost vyvinout se v jakýkoli typ buněk v těle. Od té doby se vědci snaží přijít na to, jak z těchto embryonálních buněk vytvořit funkční spermie a vajíčka.
Přibližování základů
Částečně je tato práce tak náročná proto, že vědci nebyli schopni plně pochopit, co se děje v lidském embryu během normálního vývoje, říká Sebastiano. Vědci tento proces chápou u myší, protože hlodavce lze snadno studovat v laboratoři. Etická omezení a technické faktory (jako například přístup k embryím ve správný časový okamžik) však podle něj ztěžují studium tohoto jevu u lidí.
I přes tyto překážky vědci za posledních 10 let dosáhli významného pokroku. V roce 2012 vytvořila skupina výzkumníků v Japonsku z iPSC plodná myší vajíčka a použila je k odchovu zdravých myších mláďat. „U myší se již celý kruh uzavřel,“ říká Sebastiano. „Nyní se podařilo několika skupinám ve Velké Británii a v Japonsku prokázat, že lze z myších buněk vytvořit buňky podobné embryím a pak tyto buňky skutečně dotlačit k tomu, aby se z nich stala plně funkční vajíčka nebo spermie.“
V roce 2018 se stejné skupině japonských vědců podařil další významný průlom. Pomocí lidských krevních buněk a techniky pluripotentních kmenových buněk se jim podařilo vytvořit nezralá lidská vajíčka.
Podobné snahy o vytvoření spermií nejsou tak daleko, říká Sebastiano. Několik snah v průběhu let údajně vedlo k vytvoření buněk podobných spermiím, včetně studie z roku 2007 týkající se krevní dřeně. Velmi známá studie publikovaná v roce 2014 se také stala významnou novinkou, ale Sebastiano říká, že vývoj buněk v této studii se nedostal daleko za nejranější stádia diferenciace.
„Ale, aktivně na tom pracujeme,“ říká Sebastiano. „Pravděpodobně v příštích několika letech budeme schopni vytvářet plně funkční spermie a plně funkční oocyty.“ Pak bude podle něj otázkou, jak vědci otestují kvalitu těchto gamet.
Testování životního cyklu
Jediným způsobem, jak plně posoudit kvalitu a funkčnost spermie nebo vajíčka, je použít je, no, pokusit se oplodnit jinou gametu a vytvořit dítě. Proto je třeba k této práci přistupovat s maximální opatrností, říká Sebastiano. Předpokládá, že jakmile vědci vyvinou techniky, o nichž si myslí, že produkují zralé lidské oocyty a spermie, dalším krokem bude testování těchto technik na primátech. Tímto způsobem budou moci vědci sledovat celý život jednotlivých zvířat vyrobených touto technikou, aby zjistili, zda se neobjeví nějaké neočekávané problémy, říká.
Sebastiano nepochybuje o tom, že jednoho dne by tyto kmenové buňky mohly pomoci jedincům, kteří se potýkají s neplodností, zplodit zdravé děti. Právě to, spolu s fascinací biologickým vývojem, je hnacím motorem Sebastianovy práce. Jsou zde samozřejmě také významné etické aspekty, které je třeba pečlivě zvážit. Tato technika má potenciál ovlivnit lidský život na generační úrovni, poznamenává. A mnoho lidí také vyjadřuje obavy z dalších budoucích důsledků, jako je možnost vytvářet „designové děti“ nebo produkovat potomky z vlasů ukradených nic netušícím celebritám. Odborníci na bioetiku píší o tom, že je třeba začít řešit lékařské a právní otázky spojené s touto technikou nyní, dříve než bude životaschopná.
„Je skutečně potřeba to rozvíjet, ale protože se skutečně jedná o velmi unikátní typ buněk … musíme být opatrní,“ říká Sebastiano.
.