Když švédská akademie věd vyhlásila ve Stockholmu v pondělí v půl dvanácté nositele letošních cen za medicínu, ocenila vědce, kteří opravdu přispěli ke změně biologie. John Gurdon a Šinja Jamanaka (angl. transkripce Shinya Yamanaka) dokázali něco, co věda dlouho považovala za nemožné: ukázali, že dospělé buňky v našem těle se mohou vrátit do svého nejranějšího "dětství".
Díky nim dnes dokážeme plně vyvinuté buňky donutit, aby se vrátily do stádia kmenových buněk, které se mohou vyvinout v libovolnou tkáň v těle. Teoreticky je tak možné třeba z kousku vaší kůže v laboratoři vypěstovat například nové buňky pro poškozenou míchu.
Prestižní ceny se letos rozdávají od pondělí 8. října. Uvedené časy označují zahájení vyhlašování, které můžete sledovat v přímém přenosu na stránkách Nobelovy nadace. Nobelova cena za fyziologii a medicínu: v pondělí 8. října v 11:30 Nobelova cena za fyziku: v úterý 9. října v 11:45 Nobelova cena za chemii: ve středu 10. října v 11:45 Nobelova cena míru: v pátek 12. října v 11:00 Cena Švédské národní banky za rozvoj ekonomické vědy na památku Alfreda Nobela: v pondělí 15. října ve 13:00 (nejdříve, píše se na stránkách nadace) Nobelova cena za literaturu: ve čtvrtek 11. října ve 13:00. Datum vyhlášení bylo jako obvykle oznámeno až v první den udělování cen. |
Práce obou vědců patří do základního výzkumu. Zcela změnila platné a zaběhnuté dogma v biologii, které říkalo, že buněčný vývoj je jako jednosměrná ulice, kterou se nelze vrátit zpět. My jako pacienti její přínos na vlastní kůži zatím nemůžeme docenit a ještě nějakou dobu to tak zřejmě bude. Vědcům ale její výsledky poskytují unikátní výzkumné nástroje, které by měly přispět například k urychlení a usnadnění vývoje nových léků.
Veliký rozestup
Oceněnou práci obou laureátů dělí téměř půl století. John Gurdon v roce 1962 přišel s výsledky, které zaskočily odborný svět. Do té doby se vědci domnívali, že buňky se vyvíjí jen jedním směrem. Každý tvor začíná jako jediná buňka, která v sobě tím pádem musí obsahovat všechny "dovednosti" mnoha typů buněk vyvinutého těla.
Někde během vývoje ovšem o tyto schopnosti přijde, protože dospělé buňky už tak tvárné nejsou. Jsou uzamčené ve své funkci a samy od sebe se nemohou měnit v žádný jiný typ buňky a nemohou se dělit. Tím se sice snižuje riziko rakoviny, ale na druhou stranu to znamená, že tělo si mnohdy špatně opravuje své poškozené nebo zničené části. Máme sice v těle připravenou zásobu tvárných zárodečných buněk, ale ty na všechno nestačí.
Vědce jednosměrný vývoj našich buněk dlouho fascinoval. Co ho řídí a proč o své schopnosti stát se čímkoliv a donekonečna se množit buňky přichází? Není divu, jde o biologickou obdobu elixíru mládí: mít věčně se obrozující tělo.
Gurdon v zmiňované práci z roku 1962 (dostupná zde) ukázal, že naše tělo se k nesmrtelnosti zárodečných buněk může alespoň přiblížit. Vložil jádro z dospělé žabí buňky do čerstvě oplodněného vajíčka, ze kterého se pak vylíhl zdravý pulec. Jádro tedy neztratilo schopnost řídit vývoj organismu. (Pravda, nelze použít jádro z každé buňky, ale jako důkaz principu pokus funguje.)
Gurdonova práce byla přijata s jistou míry nedůvěry, uvádí Nobelova nadace. Ale výsledek brzy zopakovali i jiní vědci, a tak byly jeho závěry přijaty. Práce vedla k vývoji postupů, na jejichž konci stála klonovaná zvířata. Sloužila ale především jako demonstrace technik, které měly časem sloužit v lidské medicíně. Díky Gurdonovi a dalším si bylo možné představit, že z našich buněk totiž mohou vznikat nové náhradní díly. To byl hlavní cíl experimentů typu vytvoření slavné ovce Dolly.
Nová doba
Problém ale vůbec nebyl jednoduchý, naštěstí v biologii nastala nová doba. Díky pokroku v jiných oborech se vědci přesunuli o několik úrovní hlouběji, jak dokládá i oceněná práce Šinji Jamanaky. Zatímco Gurdon pracoval ještě s jednotlivými díly buněk (třeba jádrem jako celkem), na přelomu 20. a 21. století už jeho japonský kolega a následovník pracoval s jednotlivými geny.
Dokázal v laboratoři například sledovat činnost jednotlivých genů, které se podílí na proměně tvárných kmenových buněk ve "zkostnatělou" buňku určité tělesné tkáně, která už nedokáže nic více než plnit svojí funkci. Pokusil se tak určit, kolik genů je pro přeměnu důležitých a které to jsou.
Slovníček pojmůKmenová buňka: Ty buňky, která má schopnost se dělit a měnit na jiný buněčný typ. Může tedy nahradit poškozené buňky nebo sloužit jako základ nových tkání. V lidském těle je celá řada typů kmenových buněk, každý se může měnit obvykle jen na určitou skupinu buněk, třeba svalových atp. Embryonální kmenová buňka: Jde o tzv. „pluripotentní“ kmenovou buňku. Pluripotentní je z latiny odvozený výraz složený ze slov plurimus, které znamená "nejvíce", a potens čili mohoucí nebo schopný (příklad použití tohoto kořenu snad uvádět nemusíme). "Nejvíce mohoucí" buňky se mohou vyvinout v jakýkoliv buněčný typ přítomný v dospělém těle. Indukovaná pluripotentní kmenová buňka: Typ buněk, který se také dokáže změnit v libovolnou tkáň v těle. Vznik ténto buňky byl ale vyvolán (indukován) zvenčí. |
Pak je Yamanaka s kolegy přenášel do dospělých myších buněk (konkrétně fibroblastů, což jsou buňky pojivové tkáně) a zkoušel, zda se mu je podaří přepnout do jejich původního, nevyhraněného stavu. Zjistil, že tento proces je překvapivě jednoduchý a k přepnutí buňky zpět do raného stádia jejího vývoje stačí jenom čtyři geny. Vznikla zcela nová kategorie kmenových buněk: takzvané indukované pluripotentní kmenové buňky, označované anglickou zkratkou iPS (induced pluripotent stem cells).
Svůj objev zveřejnil v článku v časopise Cell v roce 2006 a od té chvíle byl horkým kandidátem na Nobelovu cenu. Jeho práce byla spásou pro obor, který se zejména v USA potýkal s citlivým etickým problémem: do té doby se univerzální buněčná surovina, tj. embryonální kmenové buňky, získávala z lidských embryí, která v tomto procesu zanikla. I když šlo v drtivé většina o embrya z klinik pro umělé oplodnění, která by byla zničena tak či onak, proti tomuto postupu se zvedl hlavně z křesťanských kruhů veliký odpor. Yamanaka ukázal, že máme k dispozici nový zdroj kmenových buněk, který zdaleka není tak kontroverzní.
Ne vše samozřejmě bylo tak růžové. Indukované pluripotentní kmenové buňky měly a mají spoustu nectností. Účinnost jejich výroby byla malá, jeden z použitých genů zvyšuje sklony k nádorovému bujení a tak dále. Yamanaka a další týmy ale na postupu od té doby pracují. Daří se jim potíže postupně odstraňovat, i když je stále otevřenou otázkou, zda uspějí úplně.
Brzy se mu také podařilo vypěstovat indukované pluripotentní kmenové buňky nejen z myších, ale i lidských buněk (originální článek zde). Tím se otevřela cesta k jejich praktickému využití. Ne sice přímo v medicíně, ale v laboratořích. Díky objevu totiž mají vědci možnost vytvářet si přímo v laboratoři "části" lidského těla, které by jinak museli zkoumat přímo v těle pacienta.
Například nervové buňky se z těla odebírají velmi špatně a špatně se udržují. Pomocí nových technik si vědci mohou nervové tkáně v laboratoři vyrobit z jiných tělních buněk a pracovat na nich. Mohou například zkoumat, jak na ně působí patogeny, jak na nich mohou vznikat choroby či na nich ověřovat možné budoucí léky. Poslední zmíněné použití je velmi důležité, protože než se přikročí ke zkouškám látek u zvířat a pacientů, je důležité vědět, co dělají v lidských buňkách. (Ale ne vždycky je to totéž, co pak v lidském těle, a tak jsou i další zkoušky zcela nevyhnutelné.)
Co bylo, bylo
V loňském roce si cenu za medicínu odnesla trojice vědců pracujících v oboru lidské imunity: Bruce Beutler, Jules Hoffmann a Ralph Steinman. Událost poznamenal fakt, že Steinman pouze tři dny před udílením cen zemřel na rakovinu slinivky. Vědecký význam práce tří laureátů, který byl díky tomu trochu odsunut do pozadí, je zcela nesporný a všichni tři přispěli ke zcela zásadní proměně našeho vnímání lidské imunity.
Představitelé české vědy v posledních letech doufali, že by se mezi oceněnými mohlo ocitnout i jméno profesora Antonína Holého. Ten ovšem letos zemřel, a tak se laureátem už nestane (o jeho práci více zde). Největší naděje ze všech českých vědců měl a stále má zřejmě Jiří Bartek, který se v dánské Kodani věnuje výzkumu regulačních mechanismů dělení nádorových buněk a mechanismů vedoucích ke vzniku nádorů.
Stejně muziky za méně peněz
V důsledku špatných výsledků hospodaření Nobelovy nadace, které je dané ekonomickou situací, si v letošním roce laureáti spolu s cenou odvezou nižší částku než v minulých letech. Prémie klesla z deseti milionů švédských korun na osm milionů, tedy zhruba 23 milionů Kč (podrobnosti zde). Což vedlo i k poklesu indexu výše prémie k Nobelově ceně v jednotkách ferrari (více zde).
Ceny švédské akademie letos také mají finančně silnější "konkurenci". Internetový miliardář Jurij Millner, či přesněji řečeno jeho nadace, letos poprvé vyhlásil Cenu základní fyziky. Dostalo ji devět vědců v oboru teoretické fyziky a s ní spojená prémie činí tři miliony dolarů, tedy cca 60 milionů korun.
Na rozdíl od Nobelových cen by měla rychle oceňovat zásadní objevy v oboru a laureáti by na ni tedy neměli čekat příliš dlouho. Pro udělení ceny tedy nebude nutné potvrzení teoretické předpovědi praktickým experimentem, na které se v teoretické fyzice může čekat poměrně dlouho. Třeba jako v případě nedávného objevu Higgsova bosonu, který byl předpovězen před téměř čtyřmi desítkami let.
Milner se pro model odměňování před experimentálním potvrzením rozhodl i proto, že nechce z cen vyloučit záporné výsledky. Tento aspekt je skutečně unikátní. Negativní výsledky přitom k vědě patří a patřit musí. Jejím základem je vyvracení hypotéz, nebo chcete-li bloudění po slepých uličkách. Které by, pravda, měly čas od času někam vést. Jako v případě obou letošních oceněných.
