Předmětem vývojové biologie je zkoumání vývoje jedince. To začíná oplozením vajíčka a pokračuje stádiem embrya. Pro účely studia získala vývojová biologie v posledních letech řadu nových nástrojů, v nedávné době jsme vám představili možnost vývoje myších embryií mimo dělohu nebo vytvoření až fantaskně znějícího lidsko-opičího embrya. Výzkum lidského vývoje ale většinou naráží na překážku v podobě nutnosti embryonálních kmenových buněk získávaných z darovaných lidských embryí. To ale možná změní nejnovější objev dvou vědeckých týmů.

Kmenové buňky se vyznačují nekonečným dělením a schopností dát vzniku širokému spektru odlišných buněčných typů. Přebornicemi jsou v tomto embryonální kmenové buňky, které jsou schopné rozrůznit se do jakékoliv tělní buňky, od neuronu po kožní nebo svalovou buňku, proto se označují jako pluripotentní. Ještě více schopností mají velmi časné embryonální buňky, které krom buněk samotného plodu přispívají ke vzniku placenty, ty se pak nazývají totipotentní. Kmenové buňky přítomné v dospělém těle, například v kostní dřeni nebo ve střevě, přispívají ke krvetvorbě nebo k obměně tkáně a nazývají se multipotentní – dávají vzniku jen několika buněčných typů.

Vyvinutí indukovaných pluripotentních kmenových buněk znamenalo ohromný průlom v buněčné biologii. Získávání lidských embryonálních kmenových buněk pro výzkumné účely provází jasné etické problémy, pocházejí totiž většinou z nevyužitých embryí připravených pro umělé oplození. Vědcům se ovšem v roce 2007 podařilo „přeprogramovat“ lidské fibroblasty – buňky izolované z kůže – aby se z nich staly pluripotentní buňky. Takovýto proces obnáší vnesení čtyř transkripčních faktorů – molekulárních spínačů – do dospělé buňky pomocí virového přenašeče. Buňka se poté přepne do „továrního nastavení“ s možností neomezeného dělení a diferenciace do jakéhokoliv buněčného typu, přesně jako embryonální kmenová buňka. Za tento převratný objev získali sir John B. Gurdon a profesor Shinya Yamanaka v roce 2012 Nobelovu cenu. Jedná se totiž nejen o užitečný nástroj základního výzkumu, ale poskytuje také nové možnosti léčby a opravy poškozených tkání.

Všichni jsme jednou byli blastocystou

Ve dvou nových studiích australského a amerického výzkumného týmu, publikovaných shodou okolností ve stejný den v časopise Nature, vědci využili právě indukované pluripotentní kmenové buňky původně z lidských fibroblastů. Těm pak výzkumníci připravili takové podmínky, že buňky vytvořily shluky nápadně připomínající blastocystu – časné stádium embrya s méně než 100 buňkami, menší než hrot kuličkového pera. Shluk upravených fibroblastů, nazvaný blastoid, opravdu vykazoval výraznou podobnost s časným lidským embryem, a to na několika úrovních.

Tento nový přístup má mnoho nedostatků, přesto by v budoucnu mohl omezit potřebu darovaných lidských embryí. Výzkum využívající blastoidy poté může pomoci objasnit některé otázky úplného začátku lidského vývoje, samovolných potratů nebo může přispět k vylepšení procesu uměleného oplodnění. „Blastoidy nejsou embrya, ale shluky buněk, které prochází časnými stádii embryogeneze. Takto vzniklý lidský blastoid se nikdy nemůže vyvinout do životaschopného plodu,“ ubezpečuje autor jedné ze studií Jun Wu.

Původní studie: Liu, X., et al. (2021). "Modelling human blastocysts by reprogramming fibroblasts into iBlastoids." Nature 591(7851): 627-632.
Yu, L., et al. (2021). "Blastocyst-like structures generated from human pluripotent stem cells." Nature 591(7851): 620-626.
Zdroj: Science
Úvodní fotografie: Tatiana Shepeleva, 123RF