Klonování, embryonální kmenové buňky, aj. – proč ano a proč ne
Doc. MUDr. Petr Hach, Csc., Em. přednosta ústavu pro histologii a embryologii 1. lékařské fakulty University Karlovy v Praze
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
1
Klonování / Klon n
n
n n
11.1.2012
Pojem klonování je odvozen od řeckého pojmenování roubu Klon = skupina geneticky totožných buněk nebo organismů Klonování = vytváření klonů Klonální = odvozený od jednoho předchůdce
Není určeno k dalšímu šíření
2
Klon / Klonování n
n
n
11.1.2012
Původně doména botaniků (obdoba vegetativního množení) Přirozené klony vznikají i přirozeně (populace lymfocytů, virů, apod.) Pro aplikaci u živočichů byly zapotřebí základní informace z oboru molekulární genetiky
Není určeno k dalšímu šíření
3
Praktické aplikace mimo botaniku n
n
n
11.1.2012
Geneticky modifikované bakterie jako producenti žádaných molekul (monoklonální protilátky, lidský insulin…) Klony modifikovaných bakterií používané k biologické likvidaci patogenních organismů Šlechtění domácích a experimentálních zvířat (možná někdy) Není určeno k dalšímu šíření
4
Klonování savců 1 n
n
n
11.1.2012
Původně úsilí o zrychlení chovatelských aktivit a homogenisaci chovného stáda Snaha o využití faktu, že v prvotních fázích vývoje je každá buňka základem úplného embrya Pokusy dosud nedošly do praktického zkoušení
Není určeno k dalšímu šíření
5
Klonování savců 2 n
n
n
11.1.2012
Druhým směrem je snaha o vytvoření identické kopie - klonu Podmínkou je ovládnutí umělého oplození, kultivace embryí a mikromanipulace Principem je vnesení jádra buňky „originálu“ do vajíčka příslušného druhu a navození vývoje embrya Není určeno k dalšímu šíření
6
Klonování savců 3 n
n n
n
n
n
11.1.2012
Zkušenosti ukazují, že úspěch přináší sotva 0,1% „oplozených“ vajíček Klony často odumírají v raných fázích vývoje Klony jsou často biologicky staré jako originál již při „narození“ Vyvíjející se zárodky jsou zatíženy řadou vážných defektů Nelze uvažovat o tom, že by klonování bylo rutinní metodou v dohledné době Klon není zcela totožný s originálem – liší se a jeho buňky nemusí být přijímány originálem Není určeno k dalšímu šíření
7
Klonování člověka n
n
11.1.2012
Metodicky pouhá aplikace, není rozdíl mezi klonováním ovce a člověka Rozdíl je v materiálu, s nímž se pracuje a v konsekvencích, které vznikají
Není určeno k dalšímu šíření
8
Klonování člověka 2 n
n n n
n
Pro produkci klonů je zapotřebí velké množství vajíček – jak je získat? „Darovat“ nebo koupit ? K nadprodukci je třeba ženu vystavit risiku Vzniká nový jedinec, nebo kopie? právní, morální i teologický problém Všeobecný zákaz klonování živých kopií (takzvaného reprodukčního klonování)
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
9
Klonování člověka 3 n n
n
n
n
11.1.2012
Klon jako zdroj náhradních tkání a orgánů Proti „terapeutickému“ klonování (výroba náhradních tkání protestují filosofové, etici, teologové i politici a právníci Vyrábí se embryo určené k likvidaci, nebo „shluk buněk“? Množí se obavy z možného zneužití i ze souvisících následků a průvodních jevů Snaha o zákaz i terapeutického klonování
Není určeno k dalšímu šíření
10
Kdy ano n
11.1.2012
Vegetativní množení rostlin (dávná pěstitelská praxe)
Není určeno k dalšímu šíření
11
Kdy ano n
n
11.1.2012
Vegetativní množení rostlin (dávná pěstitelská praxe) Tvorba a množení modifikovaných mikroorganismů pro produkci monoklonálních protilátek a léků
Není určeno k dalšímu šíření
12
Kdy ano n
n
n
11.1.2012
Vegetativní množení rostlin (dávná pěstitelská praxe) Tvorba a množení modifikovaných mikroorganismů pro produkci monoklonálních protilátek a léků Tvorba a množení modifikovaných organismů pro biologickou eradikaci škodlivých organismů
Není určeno k dalšímu šíření
13
Kdy ano n
n
n
n
11.1.2012
Vegetativní množení rostlin (dávná pěstitelská praxe) Tvorba a množení modifikovaných mikroorganismů pro produkci monoklonálních protilátek a léků Tvorba a množení modifikovaných organismů pro biologickou eradikaci škodlivých organismů Tvorba a množení hospodářských zvířat v geneticky homogenním stádu Není určeno k dalšímu šíření
14
Kdy ano 1 n
n
n
n
n
11.1.2012
Vegetativní množení rostlin (dávná pěstitelská praxe) Tvorba a množení modifikovaných mikroorganismů pro produkci monoklonálních protilátek a léků Tvorba a množení modifikovaných organismů pro biologickou eradikaci škodlivých organismů Tvorba a množení hospodářských zvířat v geneticky homogenním stádu
Vývoj geneticky definovaných experimentálních zvířat Není určeno k dalšímu šíření
15
Proč ne u lidí n
11.1.2012
Klon jako zásoba náhradních tkání u je vytvořen jen proto, aby byl zahuben
Není určeno k dalšímu šíření
16
Proč ne u lidí n
Klon jako zásoba náhradních tkání u
je vytvořen jen proto, aby byl zahuben
u Není
zcela identický – přenos tkání by byla „normální“ transplantace
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
17
Proč ne u lidí n
Klon jako zásoba náhradních tkání u u
n
Klon jako jedinec pokračující v životě a díle originálu u
11.1.2012
Je vytvořen jen proto, aby byl zahuben Není zcela identický – přenos tkání by byla „normální“ transplantace
Nelze přenášet prožitky a zkušenosti
Není určeno k dalšímu šíření
18
Proč ne u lidí n
n
n
Klon jako zásoba náhradních tkání u Je vytvořen jen proto, aby byl zahuben u Není zcela identický – přenos tkání by byla „normální“ transplantace Klon jako jedinec pokračující v životě a díle originálu u Nelze přenášet prožitky a zkušenosti
Prodloužení života přísunem klonovaných náhradních tkání a orgánů u
11.1.2012
Biologický zákon nelze obejít či překonat
Není určeno k dalšímu šíření
19
Kdyby ano – jsou klony identické ? n
n
n
11.1.2012
Ne, i jednovaječná dvojčata se liší (ale tkáně se navzájem přijímají) Ne, budou se lišit jinými mitochondriemi z použitého vajíčka Ne, budou mít některé antigeny získané z použitého vajíčka a tkáně budou vnímány jako cizí
Není určeno k dalšímu šíření
20
Je reálné naplnění terapeutických slibů ? n
n
n
n
11.1.2012
Dosud neznáme dokonale zákonitosti diferenciace tkání ani in vivo, ani in vitro Nediferencované buňky ve zralém organismu se často nádorově zvrhávají Neznáme možnosti regenerace tkání, u kterých se slibuje pomoc vnesenými buňkami Neumíme pěstovat lidské klony déle než do 4. dělení (jádro klonu „nenastartuje“) Není určeno k dalšímu šíření
21
Musí se vyrábět lidské kopie ? n
11.1.2012
Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný
Není určeno k dalšímu šíření
22
Musí se vyrábět lidské kopie ?
11.1.2012
n
Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný
n
Vytváří se proto, aby byl zničen
Není určeno k dalšímu šíření
23
Musí se vyrábět lidské kopie ? n n
n
11.1.2012
Vytváří se proto, aby byl zničen Pro každý pokus o vytvoření klonu je potřebné lidské vajíčko
Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný
Není určeno k dalšímu šíření
24
Musí se vyrábět lidské kopie ? n n
n
11.1.2012
Vytváří se proto, aby byl zničen Pro každý pokus o vytvoření klonu je potřebné lidské vajíčko
Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný
Není určeno k dalšímu šíření
25
Musí se vyrábět lidské kopie ? n n
n
n
11.1.2012
Vytváří se proto, aby byl zničen Pro každý pokus o vytvoření klonu je potřebné lidské vajíčko Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný
Při reprodukčním klonování by vznikla geneticky identická kopie s nejasnou identitou a vztahem k originálu
Není určeno k dalšímu šíření
26
Musí se vyrábět lidské kopie ? n n
n
n
n
11.1.2012
Vytváří se proto, aby byl zničen Pro každý pokus o vytvoření klonu je potřebné lidské vajíčko Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný Při reprodukčním klonování by vznikla geneticky identická kopie s nejasnou identitou a vztahem k originálu
Existují slibné alternativní metody, jak získat „vlastní“ náhradní tkáně Není určeno k dalšímu šíření
27
Musí se vyrábět lidské kopie ? n n
n
n
n
n
11.1.2012
Vytváří se proto, aby byl zničen Pro každý pokus o vytvoření klonu je potřebné lidské vajíčko Klon je uměle vytvořený lidský zárodek stejně životaschopný jako kterýkoli jiný Při reprodukčním klonování by vznikla geneticky identická kopie s nejasnou identitou a vztahem k originálu Existují slibné alternativní metody, jak získat „vlastní“ náhradní tkáně
Může se dělat vše, co je možné ?!?
Není určeno k dalšímu šíření
28
Klon je lidský zárodek n
11.1.2012
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji
Není určeno k dalšímu šíření
29
Klon je lidský zárodek
11.1.2012
n
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji
n
Má právo na ochranu
Není určeno k dalšímu šíření
30
Klon je lidský zárodek
11.1.2012
n
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji
n
Má právo na ochranu
Není určeno k dalšímu šíření
31
Klon je lidský zárodek n n
n
11.1.2012
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji Má právo na ochranu
Není vhodný objekt pro experimenty
Není určeno k dalšímu šíření
32
Klon je lidský zárodek n n n
n
11.1.2012
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji Má právo na ochranu Není vhodný objekt pro experimenty
Nelze zároveň deklarovat ochranu lidských práv a vyrábět embrya pro likvidaci
Není určeno k dalšímu šíření
33
Klon je lidský zárodek n n n n
n
11.1.2012
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji Má právo na ochranu Není vhodný objekt pro experimenty Nelze zároveň deklarovat ochranu lidských práv a vyrábět embrya pro likvidaci
Současný stav poznání nezaručuje splnitelnost slibů o terapeutickém využití klonovaných tkání
Není určeno k dalšímu šíření
34
Klon je lidský zárodek n n n n
n
n
11.1.2012
Má všechny předpoklady ke zdravému vývoji Má právo na ochranu Není vhodný objekt pro experimenty Nelze zároveň deklarovat ochranu lidských práv a vyrábět embrya pro likvidaci Současný stav poznání nezaručuje splnitelnost slibů o terapeutickém využití klonovaných tkání
Není v zájmu lidského společenství, aby klonování bylo povoleno
Není určeno k dalšímu šíření
35
KMENOVÉ BUŇKY – 1 n
n
n
Buňky organismu mají zpravidla kratší životnost než existence celého organismu – zanikají a musí se obnovit Míra schopnosti náhrady se v různých tkáních / orgánech významně liší Existují 2 zásadně odlišné mechanismy obnovy: dělení přežívajících „zralých“ buněk u dělení nezralých buněk (neschopných vykonávat určitou jedinečnou funkci v organismu) a jejich „dozrávání“ do plné funkční výkonnosti u
n
Tyto nevyzrálé nenaprogramované buňky tvoří populaci kmenových buněk
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
36
KMENOVÉ BUŇKY – 2 n
n
n
Kmenové buňky reagují na specifické podněty tím, že se postupně mění v určitý buněčný typ (diferencují, vyzrávají) – jak za přirozených, tak za laboratorních podmínek Bylo by možné modelovat přirozené podmínky natolik přesně, abychom byli schopni uskutečnit takové dozrávání buněk potřebných pro náhradu defektů i u těch orgánů / tkání, kde přirozená obnova běžně neprobíhá ?? Pak by bylo možné odstranit následky úrazů (defekty tkání, poškození nervového systému), přirozeného opotřebení, degenrativních
onemocnění, apod.
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
37
KMENOVÉ BUŇKY – 3
n
Pro tyto účely je možné získat potřebné kmenové buňky ze tří zdrojů u
u
u
z embryí na počátku vývoje – v té době se skládají z buněk schopných vyzrát v prakticky jakýkoli buněčný typ; takové embryo je možné vyrobit v laboratorních podmínkách z naklonovaných embryí – pokud by se podařilo vyrobit klon skutečně imunologicky identický, pak by odpadla risika spojená s přenosem cizorodých tkání isolací z organismu, kterému je třeba pomoci – v organismu, jak se ukázalo, existuje velké množství buněk schopných diferenciace v různé funkční buněčné typy (v kůži, kostní dřeni, tukové tkáni střevní sliznici a mnohde jinde), které je za jistých podmínek možné „reprogramovat“ a diferencovat žádoucím způsobem
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
38
KMENOVÉ BUŇKY embryonální – 1 n
n
n
n
Poměrně snadno dostupné, jejich řízená diferenciace v laboratorních podmínkách je možná a vyzkoušená Problém je v tom, že pro získání každé nové linie je zapotřebí zabít lidský zárodek – ve většině civilisovaných zemí nejsou experimenty podporovány nebo vůbec dovoleny ukazuje se, že předpoklad, že buňky vytvořené z těchto kmenových buněk nebudou přijímány příjemcem a jejich aplikace ponese všechna risika transplantace cizorodých tkání neplatí všechny známé experimenty vykázaly jednoznačně vysokou tendenci linií odvozených od embryonálních kmenových buněk zvrhnout se ve velmi zhoubná bujení
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
39
KMENOVÉ BUŇKY embryonální – 2 n
11.1.2012
Pro významně rostoucí protesty proti experimetnování s embryonálními kmenovými buňkami a s ohledem na to, že jejich deriváty nejsou všeobecně aplikovatelné bez nutnosti řešit komplikace spojené s transplantací cizorodé tkáně a po prokázání existence použitelných zdrojů kmenových buněk v dospělém organismu se těžiště výzkumu významně posouvá od embryonální k tzv. reprogramovatelným buňkám získaným od jedince, jemuž je třeba pomoci. Není určeno k dalšímu šíření
40
KMENOVÉ BUŇKY z vyrobených klonů – 1 Předpokládalo se, že bude možné vyrobit klon „postižené“ osoby a z něho získat linie programovatelných buněk plně kompatibilních, ALE: n
n
n
Lidské klony nejsou schopné vývoje do stadia vhodného pro odběr kmenových buněk Ukázalo se, že buňky klonu nejsou zcela identické a předpoklad, že budou tolerovány původním organismem patrně neplatí Výroba klonů je spojena s výrobou lidských embryí určených jednoznačně k likvidaci – to ve většině zemí není dovoleno
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
41
KMENOVÉ BUŇKY z vyrobených klonů – 2 Zdá se, že předpoklady, že bude možné široce využívat buněk z klonů vyrobených z teapeutického důvodu jako zdroj kmenových buněk (tzv. terapeutické klonování) jsou ve světle získaných poznatků mylné a tato cesta je slepá. Ve většině civilisovaných států je přístup k terapeputickému klonování přinejmenším velmi vlažný 11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
42
KMENOVÉ BUŇKY „dospělé“ – 1 n
Využití kmenových buněk získaných ze „žijícího“ organismu není spojeno s etickými problémy provázejícími embryonální kmenové buňky u nezasahuje do antigenních vlastností a tedy může být zdrojem buněk plně kompatibilních u možné cesty isolace se stále rozmnožují u
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
43
KMENOVÉ BUŇKY „dospělé“ – 2 n
Velké množství kmenových buněk obsahují tkáně placenty, která po porodu ztrácí svůj význam pro novorozence a je likvidovaná. Je to kvalitní zdroj, ale: u
u
n
n
n
pokud by měla sloužit v dospělosti, musí být isolované kmenové buňky uchovávány (zmrazené) do doby potřebnosti pokud by byly použity pro jinou osobu, jsou zatíženy risiky transplantace nekompatibilní tkáně
Totéž platí o krev obsaženou v porozené placentě – „pupečníkovou krev“ Existují banky pupečníkové krve (buněk z ní isolovaných), jak soukromé, tak veřejné Použití těchto zdrojů je prakticky bez etických risik
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
44
KMENOVÉ BUŇKY „dospělé“ – 3
n
n
n
n
Možnosti odběru kmenových buněk z dospělého organismu se neustále rozšiřují (periferní krev, kostní dřeň, vlasové cibulky, aj..) Tyto tzv. indukovatelné buňky nejeví takovou tendenci ke zvrhnutí v zhoubné bujení Buněčné linie budou plně kompatibilní s jejich dárcem Tato možnost se dnes přednostně studuje
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
45
KMENOVÉ BUŇKY – praktické aplikace 1
n
n
n
Možnost léčby některých zhoubných krevních chorob – kmenové buňky isolované z kostní dřeně nebo periferní krve odebrané před ozářením a naprogramované obnoví normální krvetrvorbu – běžně používáno Výroba buněk produkujících insulin a vyřešení příčiny cukrovky typu I – slibný vývoj Možnost regenerace srdeční svaloviny po infarktu – klinicky zkoušeno
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
46
KMENOVÉ BUŇKY – praktické aplikace 2
n
n
Možnost přemostění míšních defektů po úrazech či náhrady nervových buněk u demencí – první pokusy dosud neprůkazné Náhrada či obnova kloubních chrupavek (odstranila by většinu potřeb „umělých kloubů“ – první pokusy s kultivací vhodných linií
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
47
KMENOVÉ BUŇKY – praktické aplikace 3 n
n
Přes značné problémy biologického, technického, etického i politického charakteru se jeví studium možnosti použití kmenových buněk jako léčebného prostředku jako velmi perspektivní. Až na výjimky nelze předpokládat, že by v blízké budoucnosti bylo možné širší praktické použití buněčných linií odvozených od kmenových buněk řízeným diferencováním kromě těch možností, které jsou dnes ve stadiiu alespoň klinických zkoušek
11.1.2012
Není určeno k dalšímu šíření
48
