Nobelova cena za fyziologii a medicínu 2007

Laureáty Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu byli letos Nobelovým výborem v Karolinska Institutet (Stockholm) jmenováni následující vědci: Mario R. Capecchi (biolog a genetik na Univerzitě v Utahu, nar. 1931 v Itálii), Sir Martin J. Evans (anatom, embryolog a genetik na Univerzitě v Cardiffu, nar. 1941 v Británii) a Oliver Smithies (patolog a biochemik na Univerzitě v North Carolina, nar. 1925 v Británii). Ve zdůvodnění se říká, že cena byla udělena za objevy principů zavádění specifických genových modifikací u myší za použití embryonálních kmenových buněk. Ocenění se týká 20 let starých výzkumů.

Co jsou to genové modifikace? V obecné genetice znamená homologní rekombinace přirozenou výměnu genových sekvencí v párech chromozomů jedince, která zvyšuje genetické variace v populaci. Otázkou autorů bylo, zda by homologní rekombinace mohla být uskutečněna laboratorně. Vypracovali metodu cíleného genového zásahu (gene targeting), jejímž výsledkem může být umlčení (knock-out, inaktivace, vyřazení) genu nebo jeho modifikace. Konstrukt genového vektoru obsahující mutaci sekvence DNA cílového genu se in vitro zavede do kultury embryonálních kmenových buněk. Vlivem homologní rekombinace vznikne klon buněk, které přijaly cílový gen. Po přenosu do dalšího nositele vede k expresi žádaných vlastností.

Co jsou kmenové buňky? Kmenové buňky dospělých (adult stem cells) se již řadu let používají k autologním transplantacím kostní dřeně. Jednak vytvářejí „zásobárnu“ buněk, jednak jsou multipotentní, mohou z nich vznikat v příslušné tkáni specializované buňky. Jejich úkolem je zlepšení resp. nahrazení funkce poškozené tkáně (v kardiologii u hibernovaného nebo infarzovaného myokardu). Metoda je stále ve fázi laboratorního a klinického výzkumu.

Pro experimentální cílené genové zásahy byly použity myší embryonální kmenové buňky (embryonic stem cells), genom myši je totiž velmi podobný lidskému genomu. Jde o pluripotentní buňky z časné myší blastocysty, které se mohou proměnit v jakýkoliv typ buňky. Po odebrání se do nich in vitro přenáší vektorem cílový gen. Buňky, které vlivem homologií rekombinace přijaly cílový gen, jsou injikovány do jiné blastocysty a implantovány do náhradní myší matky. Narodí se „chimerické“ myši s původními nebo modifikovanými geny. Spojením chimérických samečků s normálními samičkami vzniknou 2 populace  normální a geneticky modifikovaná.

Jaký význam by mohly mít objevy letošních laureátů Nobelovy ceny, jejíž udělení bylo oddalováno? Teoretický význam je neoddiskutovatelný, avšak praktické použití má stále mnoho otazníků. Genovou modifikaci lze provádět u všech organizmů, tedy i u lidí. Mohla by sloužit k „opravě“ chybných genů a k prevenci nebo zábraně progrese různých onemocnění, např. kardiovaskulárních, neurodegenerativních aj. Otevírají se tak nedomyslitelné léčebné možnosti. Vypěstování lidských embryonálních kmenových buněk bylo ohlášeno v roce 1998. Získávají se z časných lidských embryí při oplození in vitro (tj. oplození ve zkumavce). „Přebytečná“ embrya, ať ještě in vitro nebo již in vivo, se mohou použít k odběru embryonálních kmenových buněk. Jinou možností je terapeutické klonování (klonování člověka je jednoznačně zakázáno), při němž je zaručena imunologická identita. Embryo je při všech těchto manipulacích vždy zničeno.

To je hlavním etickým problémem lítých diskusí, který různé státy řeší různě tvrdými zákazy. Ty však nemusí být respektovány soukromými klinikami. Vědecký výzkum by měl pokračovat a hledat další možnosti získání embryonálních kmenových buněk. Výsledky by měly podléhat kontrole, jejíž hranice nemohou být dány jinak než výsledkem svobodně probíhající společenské diskuse.