Dolly vznikla z buňky prsní žlázy dospělé ovce, což mělo být nemožné. Specializované buňky totiž „zapomínají“, jak být univerzální

Před 30 lety se ve Skotsku narodila ovce Dolly. Vznikla z jádra buňky mléčné žlázy a vyvrátila dogma, že specializace buněk vede jen jedním směrem.

Zdroj fotografie: PxHere

5. července 1996 přišlo v Roslinově institutu nedaleko Edinburghu na svět jehně, o jehož existenci se veřejnost dozvěděla až po více než sedmi měsících. Dolly neměla otce. Celou dědičnou výbavu získala z jádra jediné buňky mléčné žlázy šestileté ovce plemene Finn Dorset. Ta buňka po celý život vykonávala jedinou práci. Tehdejší biologie předpokládala, že tak vyhraněná buňka už cestu zpátky k zárodku nenajde. Dolly dodala opačný důkaz: jádro dospělé buňky si kompletní návod na stavbu celého těla uchovává a vajíčko ho umí znovu spustit. Letos uplyne 30 let od jejího narození a 29 let od 22. února 1997, kdy ji tým představil světu.

Klonování ovce Dolly: 277 pokusů a jediné jehně

Postup nese odborný název přenos jádra somatické buňky, v angličtině zkráceně SCNT. Vědci vzali neoplozené vajíčko a odstranili z něj vlastní jádro. Na jeho místo vložili jádro dárcovské buňky z mléčné žlázy. Takto rekonstruované vajíčko pak aktivovali, aby se začalo dělit, a vzniklé embryo přenesli do dělohy náhradní matky. Tělo budoucí ovce tedy stavěly geny dárkyně. Vajíčko k nim přidalo prostředí, které dokázalo jejich činnost nastavit zpět do embryonálního režimu.

Klíčovou roli hrálo i sladění buněčného cyklu. Jádro dárcovské buňky a cytoplazma vajíčka musely „tikat“ ve stejném rytmu, jinak se program nerozběhl.

Úspěšnost byla mizivá. Podle Harryho Griffina z Roslinu vypadala bilance takto:

Fáze experimentu	Počet
Rekonstruovaná vajíčka	277
Embrya přenesená do náhradních matek	29
Živě narozená jehňata	1

Jedna šance z 277, tedy zhruba 0,4 procenta. Pro vědu to ovšem stačilo. U objevu šlo o to, zda je něco takového vůbec možné, ne o to, kolikrát se to z mnoha pokusů podaří.

Proč zrovna buňka prsní žlázy? Ian Wilmut, vedoucí týmu, později vysvětlil, že šlo o souhru praktických okolností. Spolupracující firma PPL Therapeutics zkoumala, jak získávat léčivé bílkoviny z ovčího mléka, takže měla k dispozici kultury buněk mléčné žlázy. Ty byly stabilní a měly normální sadu chromozomů. Ideální materiál pro pokus, který mohl snadno skončit nezdarem.

Proč biologie věřila, že buňka nemá zpáteční jízdenku

Každá buňka v těle ovce i člověka nese stejný genom. Svalová, nervová i kožní buňka však z něj používá jen malou část. Dá se to přirovnat k obsáhlé kuchařce, ve které buňka mléčné žlázy listuje pouze v kapitole o mléce a zbylé stránky drží pevně sevřené. Tomuto vyhraňování se říká diferenciace.

Vědci rozlišují několik stupňů buněčné univerzálnosti:

• totipotentní buňka zvládne dát vznik celému organismu včetně podpůrných struktur zárodku,
• pluripotentní buňka se může proměnit v mnoho typů tělesných buněk,
• specializovaná buňka plní konkrétní úkol a nese znaky svého orgánu či tkáně.

Dlouho převládala představa, že cesta od první skupiny ke třetí vede pouze jedním směrem. Dospělá buňka podle ní během vývoje část schopností nenávratně ztratí. Klonování savců sice existovalo už před Dolly, ovšem z embryonálních buněk. Roslin připomíná ovci klonovanou z embryonální buňky v roce 1984 i ovce Megan a Morag z roku 1995. Embryonální buňky však měly pověst tvárných. U dospělých se s podobnou pružností nepočítalo.

Proto má takovou váhu jedna věta z původní práce v časopise Nature. Autoři v ní konstatovali, že narození jehněte z dospělé buňky potvrzuje, že diferenciace nevedla k nevratné změně genetického materiálu. Podle nás tady leží skutečné jádro celého příběhu. Specializace se ukázala jako stav, který lze za mimořádných laboratorních podmínek vrátit blíž k počátku vývoje. Geneticky slepou uličkou se nestala.

Utajené jehně 6LL3, Dolly Parton a 3 000 telefonátů

Po narození zůstala Dolly měsíce skrytá před zraky veřejnosti. Tým čekal, až dokončí ověřování, sepíše odbornou studii a Nature ji přijme k publikaci. Oznámení chtěl načasovat přesně na den vydání. Plán ale úplně nevyšel. Britský týdeník The Observer přinesl zprávu ještě před sjednaným termínem.

Pak se strhla lavina. Roslin uvádí 3 000 telefonátů během týdne po oznámení. Griffin popsal, že institut, PPL Therapeutics a jejich PR agentura vyřídili přes 2 000 hovorů, do areálu vpustili 16 televizních štábů a víc než 50 fotografů.

Velký podíl na mediální slávě mělo jméno. V odborných záznamech nesla ovce označení 6LL3. Podle vzpomínek členů týmu, které otiskl Scientific American, navrhl jméno Dolly ošetřovatel zvířat John Bracken. Protože buňky pocházely z prsní tkáně, nabízela se country zpěvačka Dolly Parton. Wilmut později přiznal, že lepší volbu by sotva najli. Kód 6LL3 by na titulní strany novin nikdy nepronikl.

Další osud ovce sledovala celá planeta. Dolly žila v Roslinu a měla šest jehňat; první z nich, Bonnie, se narodila v dubnu 1998. Laboratorní kuriozita tak zvládla běžný ovčí život včetně mateřství. V roce 2001 u ní veterináři zjistili artritidu. 14. února 2003 ji utratili kvůli nádorům v plicích, které způsobilo onemocnění spojené s virem JSRV. Ten postihl i další zvířata ve stádě.

Dolly měla kratší telomery, tedy ochranné koncovky chromozomů, a to vyvolalo otázky o jejím biologickém stáří. Podrobné zdravotní prohlídky ale tehdy nenašly potíže, které by šlo přímo spojit s předčasným stárnutím. Wilmut zemřel v září 2023 ve věku 79 let po dlouhé nemoci spojené s Parkinsonovou chorobou.

Od Dolly k iPS buňkám: co z objevu zbylo pro medicínu

Po Dolly následovala řada dalších klonovaných druhů, od myší přes králíky až po psy a kočky. Primáti dlouho odolávali. Jejich jádra se přeprogramovávala jen neochotně a raný vývoj zárodků vázl. Teprve v roce 2018 představil čínský tým makaky Čung-čung a Chua-chua. Aby uspěl, musel sáhnout po epigenetických zásazích, konkrétně po mRNA Kdm4d a látce trichostatin A, které pomohly vývoji zárodků i průběhu březosti.

Pro medicínu má ovšem větší cenu myšlenka než samotné kopírování zvířat. Dolly posílila přesvědčení, že vyhraněnou buňku lze vrátit do ranějšího stavu. Na tutéž stopu navázala Nobelova cena za fyziologii a lékařství za rok 2012 pro Johna Gurdona a Šin’ju Jamanaku. Výbor ocenil zjištění, že zralé buňky lze přeprogramovat do pluripotentního stavu. Z toho vzešly indukované pluripotentní kmenové buňky, známé pod zkratkou iPS. Laboratoře je dnes využívají k modelování nemocí, testování léků a vývoji buněčných terapií, a to bez potřeby vajíčka či embrya.

V českých nemocnicích je pevně zakotvená jiná větev práce s kmenovými buňkami, transplantace krvetvorných buněk. Fakultní nemocnice Brno je provádí například u akutních leukémií, aplastické anémie nebo lymfomů. Ústav hematologie a krevní transfuze zpracovává štěpy kostní dřeně, kmenové buňky z krve i pupečníkovou krev pro více pracovišť. IKEM léčí těžkou poruchu prokrvení u syndromu diabetické nohy pomocí vlastních kmenových buněk pacienta, a to v režimu klinického hodnocení.

Opatrnost se vyplatí u nabídek „zázračné“ léčby. SÚKL upozorňuje, že vlastní kmenové buňky aplikované do kloubu kvůli artróze nebo poškozené chrupavce splňují definici léčivého přípravku pro moderní terapii a podléhají přísné regulaci.

Klonování lidí v Česku a EU: kde vede hranice

S Dolly okamžitě přišla otázka, zda je na řadě člověk. Odpověď zákonodárců zní jednoznačně. Listina základních práv EU v článku 3 reprodukční klonování lidí zakazuje. V Česku zákon č. 227/2006 Sb. dovoluje výzkum na lidských embryonálních kmenových buňkách jen v povolovacím režimu a vylučuje manipulace, které by vedly ke vzniku nového jedince. Trestní zákoník navíc reprodukční klonování postihuje jako nedovolené nakládání s lidským embryem a genomem.

Samotný Wilmut patřil k nejhlasitějším odpůrcům. Pokus o přivedení dítěte na svět přenosem jádra označil za krutý kvůli riziku abnormálního vývoje, potratů a vážných vad. Čísla z Roslinu mu dávají za pravdu: 276 nezdařených pokusů na jedno jehně by u člověka znamenalo nepředstavitelnou daň. Roslin uvádí, že dodnes neexistuje vědecký doklad o úspěšném reprodukčním klonování člověka.

U zvířat volí Evropa měkčí, byť stále přísnou cestu. Klonování hospodářských zvířat řeší hlavně předpisy o dobrých životních podmínkách zvířat a potravinové právo. Potraviny z klonů spadají do kategorie nových potravin a potřebují autorizaci. Podle Evropské komise od ledna 2018 nikdo o povolení produktů z klonovaných zvířat nepožádal.