Ústav experimentální medicíny AV ČR, v. v. i.

Budoucnost spočívá v genové terapii

Doc. RNDr. Pavla Jendelová, Ph. D., je odbornice v oblasti neurověd, regenerativní medicíny a výzkumu kmenových buněk. V současné době vede Oddělení regenerace nervové tkáně v Ústavu experimentální medicíny AV ČR, které studuje mechanismy onemocnění CNS, poranění mozku a míchy a neurodegenerativních chorob.

Jak dalece ve svém výzkumu pracujete se syntetickými materiály?

Zkoušeli jsme například použít syntetické biomateriály coby nosiče pro kmenové buňky. Ty jsme na ně naseli a celé pak transplantovali do chronických míšních lézí.

Jaká je výhoda takového materiálu?

Především ho lze přesně definovat. Na druhé straně má i mnoho nevýhod. Pro živé buňky není příliš atraktivní. Dnes se proto v mnoha případech používá spíš decelularizovaná tkáň.

O co jde?

To je třeba míšní tkáň, která je uměle „odbuňkována“. Jsou z ní odstraněny buňky a zůstává pouze extracelulární hmota obsahující jen kolageny, hyaluronan, laminin, zkrátka to, co je pro buňky zcela přirozené.

Kde lze tyhle tkáně získat?

Naši kolegové z Oddělení biomateriálů a biofyzikálních metod mají know-how na to, jak tkáně decelularizovat. Ideálně se používá prasečí tkáň z jatek, takže není problém získat prasečí mozek či míchu.

I s myšlenkou, že prasečí tkáň by eventuálně byla použitelná pro člověka?

Tam je vhodnější spíš použití pupeční šňůry, což je další možnost, s níž pracujeme. Je z lidského materiálu, nejde o xenotransplantát, navíc nevzbuzuje žádné etické otazníky, protože jde de facto o odpad. Za tímto účelem spolupracujeme s několika nemocnicemi. Pupečník by se eventuálně dal použít jako nosič pro některé typy buněk. Decelularizovanou tkáň lze navíc připravit jako lyofilizovaný prášek a z něho pak vyrábět různé struktury na míru. Některé firmy dnes prodávají třeba decelularizované orgány.

Takže si mohu koupit třeba decelularizovaná játra?

Ano. Mají strukturu jater a jdou poté osít jinými buňkami. Komerční prodej takových orgánových matric, vesměs z hlodavců, se už docela ve velkém rozmáhá například v Německu.

Do jaké míry se shoduje potkaní nervová tkáň s lidskou?

Potkan má mnohem větší schopnost regenerace. Veškeré výsledky z behaviorálních studií na potkanech bývají proto mnohem optimističtější, než by se později ukázaly v humánní praxi – tedy než jaká je jejich skutečná možnost použití pro člověka. Nicméně mnoho mechanismů lze aproximovat.

Nedávno jste prováděli velký výzkum ohledně ALS. Může potkan touto chorobou onemocnět?

Přirozeně ne. Jde o geneticky modifikované jedince, kteří v sobě mají lidský gen, respektive jeden z těch genů, které se podílejí na vzniku genetické varianty ALS. Tito potkani onemocnět lidskou ALS mohou.

Projevuje se u nich stejně jako u člověka?

Ano. Jsou pár měsíců zdraví, nic na nich nepoznáte, pak se začínají manifestovat první projevy: hůře se pohybují, začnou za sebou tahat zadní nožičky, postupně jim ochabují svaly. Existují různé mutace těchto transgenních zvířat, ale v průměru za měsíc až šest neděl od prvních příznaků umírají. Tím, že mají potkani mnohem kratší život než člověk, i ta nemoc samozřejmě postupuje rychleji.

Došli jste k nějakým povzbudivým závěrům?

Studovali jsme dva typy kmenových buněk. V prvním případě šlo o opakované podání lidských mezenchymových kmenových buněk z kostní dřeně, tedy buněk, které je možné podat pacientům. Aplikovali jsme je lumbální punkcí, stejně, jako by se dělo u pacientů, a studovali jsme, jakým způsobem účinkují. Kmenové buňky jsou trošku „black box“. Ví se, že mají nějaký účinek, ale přesné mechanismy úplně jednoznačné nejsou. My navíc ještě srovnávali samotné opakované podání pouze do míšního kanálu a pak opakovanou aplikaci do svalu. Některé výzkumy totiž ukazují, že neurosvalové ploténky, které u nemoci atrofují, se dají něja** kým způsobem podpořit, aby nedegenerovaly tak rychle. Nakonec jsme ještě používali terapii kombinovanou – jak do míšního kanálu, tak do svalu.

Co mělo největší efekt?

Jednoznačně se ukázalo, že samotná aplikace do svalu není dostatečná a nejlepší je zmíněná kombinace. Studovali jsme též tři dráhy buněčné smrti – apoptózu, nekroptózu a autofagii – a prokázali jsme, že buňky ovlivňují všechny tři dráhy. Vždycky se předpokládalo, že buňky umírají přes apoptózu – nejčastěji popsanou buněčnou smrt. My jsme ukázali, že u této nemoci dochází i k nekroptóze a léčba zpomalila odumírání buněk. To jsme potvrdili po eutanazii pokusných zvířat, kdy jsme narazili na skutečně větší počet přeživších nervových buněk.

Jakými konkrétními výsledky u léčených zvířat jste se mohli pochlubit?

Byla na tom mnohem lépe než ta neléčená – třeba co se týče síly úchopu. Máme takový test: potkana položíme na mřížku, aby se jí držel, když ho od ní budeme chtít odtrhnout. A zvířata procházející terapií měla opravdu sílu ve svalech daleko větší. Hodnotili jsme také schopnost balancovat na otáčejícím se bubnu, i tam se projevila lepší svalová kondice. Žili asi o tři týdny déle než neléčení potkani, což se může zdát málo, ale pohledem délky života potkana to je docela dlouho. Prokázali jsme, že nejde jen o nějaký makro ukazatel, ale že je opravdu znatelný efekt i na úrovni drah buněčných smrtí.

Závěry vašeho výzkumu se objevily na stránkách odborných časopisů. Výsledky vašeho dalšího úspěšného výzkumu týkajícího se ALS má v brzké době uveřejnit časopis Experimental Neurology. Co ale dál? Bude na základě těchto poznatků někdo pracovat, zahrne je někdo do klinického výzkumu?

Přečtou si je další vědci, kteří se jimi budou inspirovat. Jako republika nemáme na aplikaci do praxe a na velké klinické studie. Česká invence většinou končí prodejem know-how někomu, kdo to dotáhne do konce. Multicentrické studie si dovolit nemůžeme. Každopádně já jsem přírodovědec, ne lékař. Mým hlavním cílem je získat co nejvíce informací a podkladů.

Spočívá zásadní úspěch regenerace nervové tkáně ve využití kmenových buněk?

Nemyslím. V dnešní době jsou kmenové buňky jednou z možností, jak ovlivnit tkáň. I ve vědě vládnou módní vlny. Když začal výzkum kmenových buněk, panovalo kolem něj obrovské očekávání hraničící s představou, že každá kmenová buňka se může diferencovat v podstatě do čehokoliv. Že buňku kostní dřeně změníme na neuron. Ukázalo se, že to není pravda. Nicméně časem se zjistilo, že kmenové buňky mají velký podpůrný potenciál. Že opravdu dokážou pomoci regenerovat vlastní poškozenou tkáň, ale za určitých předpokladů. Buňky se do tkáně musí dostat relativně brzy po jejím poškození, musí jich být dostatečné množství a musí být vhodně podané. Přesto vyšlo najevo, že buňky velmi často v tkáni dlouho nepřežijí, nicméně regeneraci stejně nastartují. Zkoumalo se, čím by to mohlo být. Ukázalo se, že buňky vylučují tzv. exozómy: malé váčky, ve kterých je nějaké kargo tvořené třeba proteiny či růstovými faktory, pomocí nichž komunikují s okolními buňkami. Začaly tak experimenty studující výhradně tyto exozómy. Zjistilo se, že jsou mnohem méně imunogenní než buňky, ale že mohou působit podobně. Ve spolupráci s kolegy z Oddělení biomateriálů a biofyzikálních metod jsme provedli studii srovnávající efekt buněk a jejich sekretomů, tedy toho, co vylučují do média, a zjistili, že na rozdíl od buněk tyto sekretomy opravdu způsobují mnohem menší imunologickou reakci, i když mají podobný efekt jako buňky. Výhodou je pak například absence nutnosti imunosuprese. V praxi tedy jde o využití buněčné terapie, ale nikoliv za pomoci celé buňky. To je další směr, který se v regeneraci nervové tkáně uplatňuje.

Co je tedy největší šance, když ne kmenové buňky?

Genová terapie. Vše ostatní působí z vnějšku. Genová terapie ne. Máte buňku, která je tvořená tělem, od něhož jde axon, výběžek vedoucí ke svalu. Někde ho utnete. Aby mohl růst, potřebuje určitý stavební materiál, který se však do axonů už v dospělosti nedodává, zůstává jen v buňce. A ta ztrácí mechanismy, jak ho na ten relativně vzdálený konec transportovat. Když se buňka geneticky – respektive nějakými virovými vektory – ovlivní, začne být schopná znovu uvolňovat třeba proteiny umožňující transport a axon dostane šanci. Je to elegantnější řešení, než tam něco dodávat z vnějšku.

Má genová terapie šanci pomoci ochrnutým lidem znovu chodit?

Bude mít větší šanci pomoci než kmenové buňky. Neříkám, že ochrnutý člověk začne znovu chodit. To je ta top vidina. Jenže neméně důležitá jsou i dílčí zlepšení, která mohou velmi zkvalitnit život. My se u nás snažíme například o regeneraci senzorických neuronů. Ty vedou citlivost a čití. Máme třeba projekt na obnovu citlivosti genitálií, což velmi pomůže mnohým mužům, byť se třeba ještě nebudou moci postavit na nohy. I to je výsledek genové terapie. Zatím ji zkoušíme na ochrnutých potkanech. Lepíme jim na bříško takovou speciální nálepku a sledujeme, zda vůbec zjistí, že ji tam mají, a jestli se ji budou snažit sundat.

Věříte, že jednou budeme umět rozchodit člověka s přerušenou míchou?

Kdybych tomu nevěřila, nedělala bych tuto práci. Pomalými krůčky se k tomu blížíme, i když rozhodně to nebude zítra.

Ve světě je věda prestižní záležitost a i soukromí dárci do ní neváhají investovat velké částky. Jak se žije vědci v zemi, kde je veřejná podpora mizivá?

Jsme závislí na grantové agentuře. Granty jsou relativně skromné. Že by bohatý člověk chtěl sponzorovat vědu, to se u nás takřka nevidí. Ale nejde jen o peníze. Je škoda, že u nás věda není součástí veřejného života a veřejného mínění.