Nobelova cena za výzkumy s kmenovými buňkami

„Nádherné finále celoživotní práce,“ reagoval na zprávu o ocenění osmdesátiletý Smithies. Každý z letošních laureátů začínal v poněkud jiném oboru, ale v osmdesátých letech se jejich profesní dráhy proťaly. Evans studoval buňky získané z myších embryonálních karcinomů. V roce 1975 prokázal, že se tyto buňky po vnesení do myšího embrya zabudovávají do tkání jedince, který se z takového zárodku v těle náhradní matky vyvine. Evans pochopil, že buňky otevírají možnost cíleného zásahu do dědičných vlastností savců. Bohužel, vzniklé myši byly náchylné k nádorům, a tak byl Evans nucen pátrat dál. Vybral si buňky myšího embrya. Kultivoval je na podkladu z inaktivovaných fibroblastů a přitom si všiml, že vytvářejí podobné kolonie jako buňky myších embryonálních karcinomů. Buňky se chovaly jako embryonální karcinom i po vnesení do embrya. Zabudovávaly se novému jedinci do nejrůznějších částí těla včetně pohlavních žláz, kde se podílely na tvorbě pohlavních buněk. Evans se tak stal první člověkem, který získal dnes tak populární embryonální kmenové buňky. Začátek „hrátek“ s geny M. Capecchi a O. Smithies mezitím pracovali na vývoji metod pro cílené vnášení genů do dědičné informace savčích buněk. M. Capecchi zdokonalil pro tyto účely metodu homologní rekombinace vyvinutou Richardem Axelem. Brzy dokázal nahradit v buňkách funkční gen jeho poškozenou kopií. Tím vyřadil vybraný gen z činnosti. O. Smithies v sobě nezapřel lékaře a zvolil opačný přístup. Zkoušel nahradit mutované části dědičné informace nepoškozenou kopií genu. Poprvé se mu to podařilo u genu pro enzym hypoxantin-guanin fosforibosyltransferázu, jehož mutace vyvolává u člověka Leschův-Nyhanův syndrom. V této chvíli bylo jak Capecchimu, tak i Smithiesovi jasné, že pro další pokrok nutně potřebují Evansovy myší embryonální kmenové buňky. Evans souhlasil. Dvacet let od klíčových publikací „Přinesl mi je v kapse saka,“ vzpomíná na klíčový moment Smithies. Od této chvíle prováděli Smithies i Capecchi své „hrátky s geny“ na myších embryonálních kmenových buňkách. Smithies v nich opravoval poškozené geny, Capecchi naopak funkční geny cíleně blokoval. Embryonální kmenové buňky s modifikovanými geny přenášeli do myšího embrya a získali myši, které předávaly uměle navozenou změnu DNA potomkům. Letos uplynulo dvacet let od zveřejnění klíčových publikací, v nichž týmy obou vědců ohlásily narození myší s cíleně změněnou dědičnou informací. O významu těchto objevů výmluvně svědčí fakt, že Capecchiho klíčová práce byla citována více než 1 200krát. Vědci začali používat techniku tzv. genového knokautu k odhalování funkcí nově objevovaných genů. Genetický knokaut vyřadí z činnosti přesně určený gen. Na základě toho, co myším s knokautovaným genem chybí, si pak vědci vytvářejí představu, jaké funkce daný gen v těle myši plnil. Dědičné informace myši a člověka jsou si velice podobné, a tak se dá z postižení u myši usuzovat i na to, jakou roli hraje odpovídající gen v lidském organismu. A naopak. Pokud genetici zjistí, že dědičnou chorobu člověka má na svědomí mutace určitého genu, mohou si v laboratoři zcela cíleně vyrobit stejně postižené myši. Na nich pak zkoumají nejen vznik a průběh onemocnění, ale i nové metody jeho léčby. První byl model s cystickou fibrózou První myší model lidské choroby získal Oliver Smithies. Byla jím myš nesoucí stejnou mutaci, jaká u člověka vyvolává cystickou fibrózu. Následovaly další linie myší, které jsou dnes využívány např. k výzkumu vysokého krevního tlaku nebo aterosklerózy. V současnosti přesáhl počet myších modelů lidských dědičných chorob pět stovek. Počty kmenů myší s cíleně blokovanými geny jdou do tisíců. Po přečtení kompletního myšího genomu odstartoval projekt, který si klade za cíl vyblokovat postupně všechny myší geny, a proniknout tak do tajů savčího genomu.

Zdroj: