Úžasnou regenerační schopnost některých živočichů vědci obdivují po dlouhá staletí. V poslední době si stále vážněji pohrávají s myšlenkou navodit stejnou obnovu tkání a orgánů v lidském těle a léčit tak následky zranění, chorob a stáří.
Obnova nohy podle mloka
Tam, kde mlokovi místo končetiny zeje hluboká rána, se na první pohled nic zvláštního neděje. O to intenzivnější změny se odehrávají v buňkách, které poranění přežily. Mnohé z nich dobrovolně páchají sebevraždu. Tyto buňky sloužily jako "hlídači" specializovaných buněk kostí, svalů, chrupavky, kůže, cév či nervů. Buněční "hlídači" dozírají na okolní buňky, aby si hleděly své profese a plnily v končetině ty úkoly, pro které jsou předurčeny.
V ráně po ztracené končetině vyklízejí "hlídači" pole. Nabídnou tím specializovaným buňkám možnost přímo zázračné proměny. Je celkem jedno, co dělaly buňky dřív. Teď se mění na zvláštní typ buněk a vytvářejí shluk označovaný jako blastém. Buňky jsou v něm jedna jako druhá, intenzivně se množí a nakonec se opět ujímají specializovaných rolí. Z blastému postupně vyrůstají nové kosti, chrupavky, svaly, cévy, nervy a kůže a formují se do nové končetiny.
Při pozorování tohoto úžasného procesu docházely celé generace vědců k přesvědčení, že lidský organismus nic podobného nedokáže. Buňky blastému prodělávají "velký návrat". V mnoha ohledech vypadají jako buňky velmi raného zárodku, z kterých se následně může vyvinout prakticky jakákoli buňka těla. Vědci byli přesvědčeni, že lidské buňky podobný comeback nezvládnou.
Jenže zdání klame
"Návrat" buněk blastému na samý počátek vývoje je jen zdánlivý. Pokud bychom na těle mloka navzájem prohodili blastémy vzniklé zničením různých orgánů, ukáže se, že blastém není tak úplně všestranný. Buňky vytvořené v místě amputované nohy "umějí" vytvořit nohu, ale tvorba jiných částí těla jim "nejde".
Ošidná je i zdánlivá jednota buněk v blastému. Vypadají stejně, ale rovnocenné si nejsou. Když se vědci podívali, odkud buňky do blastému přišly a kde v nové končetině skončily, ukázalo se, že se buňky řídí zásadou o ševci, který se má držet svého kopyta. Buňky kůže se sice v poraněném místě promění na blastém, ale v nové noze je najdeme opět v pokožce. Stejně tak z buněk kosti vznikne nakonec zase kost a buňky pocházející ze svalu skončí v nově zformované svalovině. Velký vývojový "návrat do minulosti" při regeneraci končetiny mloka je do značné míry jen iluze.
Probuzené geny
Když se vědci podívali, jak buňky v nové končetině vznikají, zjistili, že mezi buňkami mloka a člověka nemusí být tak propastný rozdíl. A někteří biologové čerpají z tohoto předpokladu naději, že se jim nakonec přece jen podaří donutit poraněné nebo nemocné lidské tělo, aby samo sebe zhojilo a uzdravilo.
Klíčová otázka pro dosažení zdaru v tomto úsilí zní: Co se musí v buňce stát, aby přestala být na regeneraci "nešikovná"?
Pro odpověď chodí vědci opět k mlokům. Pokud tento obojživelník přijde o čočku v oku, doroste mu do měsíce nová, k nerozeznání podobná té původní. Nová čočka se tvoří z duhovky. Na její obnově se však účastní jen buňky ze zadní strany duhovky. Na první pohled naprosto totožné buňky z přední strany duhovky nic podobného neumějí. Regenerace schopné buňky duhovky vynikají tím, že dokážou ve své dědičné informaci probudit některé geny. Těch není mnoho. Probuzení dvou či tří vybraných genů stačí k tomu, aby se původně neprůhledné buňky duhovky během deseti dní přetvořily na čirou masu budoucí čočky.
O tom, že právě tyto geny jsou zodpovědné za regeneraci, svědčí pokusy, kdy vědci aktivovali příslušné geny v buňkách z přední strany duhovky. Ty se za normálních okolností v čočku neproměňují. "Probuzení" vybraných genů jim to umožní.
Vědci zatím netuší, jak "probuzením" genů nastartovat regeneraci lidského oka a jeho nejzranitelnějších částí, jako je světločivní vrstva sítnice. Pokusy na mlocích jsou jen prvními nesmělými krůčky na cestě za naplněním tohoto ambiciózního cíle. Další pokusy slibují regeneraci srdce poškozeného infarktem. K ní čerpají vědci inspiraci od akvarijních rybek danií pruhovaných. Poškozená srdeční svalovina se u člověka hojí vazivovou jizvou a ta pak brání srdci dosáhnout plného výkonu. U danií se rána v srdci zacelí novými svalovými buňkami.
Vědci předpokládají, že v hojícím se srdci vzájemně soupeří dva zcela protichůdné procesy. Jeden vede k tvorbě nové svaloviny, druhý končí vznikem vaziva. U člověka je vznik svalu "přetlačen" procesem tvorby nového vaziva. U danií je tomu naopak. Významně jim v tom pomáhá gen označovaný jako mps1. Když vědci vyřadili u rybek tento gen z činnosti, chovalo se poraněné srdce podobně jak lidské. Hojilo se vazivovou jizvou.
Vědci si nyní pohrávají s myšlenkou "zhoupnout" nerovnováhu procesů v poškozené lidské srdeční svalovině ve prospěch tvorby nových svalových buněk. I tady stojí regenerační medicína teprve na začátku dlouhé cesty.
Zázračné hojení také u savce
Mohou savci včetně člověka hojit své orgány podobně jako mloci nebo dania? Někteří vědci jsou skeptičtí. Optimisté se však spoléhají na to, že evoluce ponechala savcům pro regeneraci vše potřebné, ale příslušné mechanismy uspala. Pokud je tento předpoklad správný, pak by pro regeneraci v těle savců nebylo nutné v buňkách spouštět zcela nové procesy a budovat pro to všechny potřebné mechanismy "na zelené louce". Stačilo by jen odbrzdit evolucí zablokované děje.
Ve prospěch optimistů svědčí příběh z roku 1999. Jeho hlavními hrdiny jsou vedle americké bioložky Ellen Heber-Katzové z filadelfského Wistar Institute myši laboratorního kmene MRL. Podobně jako mnoho dalších vědců používala Elen Heber-Katzová tyto myši pro výzkum závažných poruch imunitního systému.
Před testováním jednoho léku nechala svou studentku, aby jednotlivé myši označila propíchnutím dírek do ušních boltců. Každá myš měla v uchu jedinečnou kombinaci otvorů a její záměna s jinou myší tak byla předem vyloučena. Na konci pokusu čekalo na výzkumníky nepříjemné překvapení. Nedokázali myši identifikovat, protože všechny měly ouška nejen bez dírek, ale také bez nejmenší jizvičky. Ellen Heber-Katzová podezírala studentku, že na "myší piercing" zapomněla. Dívka se však dušovala, že myšky označila tak, jak měla přikázáno.
V té chvíli bylo rozhodnuto o jednom z nejnapínavějších experimentů, jaké Ellen Heber-Katzová za svou profesionální kariéru provedla. Nakoupila nové myšky kmene MRL a propíchla jim ušní boltce. Při následných pravidelných kontrolách byla svědkem neuvěřitelného procesu. Myším se dírky v uších zahojily a nezůstala po nich nejmenší stopa.
Myši MRL vykazovaly schopnost regenerace, která se blížila mnohem primitivnějším obratlovcům, jako jsou ryby nebo obojživelníci. Ještě větší šok zažila Ellen HeberKatzová, když poškodila myším srdeční svalovinu. Srdce se hojilo podobně jako u rybek danií. Zničenou tkáň nahradily svalové buňky nikoli vazivo.
Výsledky těchto experimentů vyvolaly mezi biology a lékaři bouřlivé diskuse.
"Především kardiologové se mohli zbláznit," vzpomíná americká bioložka na reakci, kterou vyvolala v roce 2001 její publikace o hojícím se myším srdci. "Tohle není žádná regenerace," hřímal například Kenneth Poss, který se na Duke University zabývá regenerací srdce u danií.
"Já tomu věřím," oponoval biolog David Stocum, jenž zkoumá regeneraci mloků na Purdue University. "Vždyť co je to regenerace? Je to obnovení původní stavby tkáně. A přesně to se stalo při zhojení dírek v myších uších."
Mohou savci regenerovat své tkáně a orgány podobně jako mloci nebo ryby? Ellen Heber-Katzová je téhle myšlence nakloněna. Usilovně pátrá, čím jsou myši kmene MRL tak výjimečné a co stojí v pozadí jejich úžasné regenerační schopnosti. Detailní studie látkové výměny těchto myší prokázaly, že spalují cukry krajně nezvyklým způsobem. Buňky dospělého těla myší MRL nakládají s podstatnou částí krevního cukru glukózy tak, jak to je obvyklé u raných zárodků složených jen z několika málo buněk. Tyto buňky mají schopnost proměnit se na jakýkoli z více než dvou stovek typů buněk dospělého myšího těla.
Je právě nezvyklý metabolismus cukru klíčem k obnově tkání a orgánů v těle savců? Na tyto otázky přinese odpověď až další výzkum. V současné době se zdá, že využití "mločí regenerace" při léčbě chorob a zranění člověka nemusí být jen námětem science fiction.
