Kmenové buňky v lidském oku
7. 3. 2009
Oko je asi nejdůležitější lidský smyslový orgán, je ale také mimořádně složitý. Jeho dokonalost fascinovala už Darwina, který v něm viděl zpochybnění své vlastní teorie evoluce. Lidské oko od vnějšího prostředí odděluje rohovka, která je náchylná k vnějším poškozením. Za normálních okolností má velkou schopnost regenerace díky vlastním kmenovým buňkám, které se nacházejí v limbu, tedy tenkém pásu, který odděluje rohovku od spojivky. Dojde-li však k poškození limbu, rohovka se nemůže opravit, přerůstá jinými typy buněk, ztrácí transparentnost, schopnost vidění se zhoršuje a člověk může oslepnout. K léčbě by mohly sloužit kmenové buňky přenesené z jiného organizmu. Izolovat je však bývá mimořádně složité, českým vědcům z Ústavu molekulární genetiky AV ČR se to však podařilo.
Zrak je nejdůležitějším smyslem člověka. V očích máme více než 70 procent senzorických čidel našeho těla. Prostřednictvím oka získáváme z okolí nejvíc informací. Lidské oko úzce spolupracuje s mozkem, aby se dostupné informace vytěžily co nejvíce. Poškození oka se proto považuje za velký omezující zásah do našeho života.
Nyní je ale na dosah ruky velký průlom, který byl publikován v prestižním odborném časopise. Našim vědcům z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd se podařilo získat z lidského oka kmenové buňky. Tato skutečnost možná jednou pomůže vrátit zrak tisícům nemocných.
Bylo to právě oko, které fascinovalo samotného Charlese Darwina. Viděl v něm úskalí své evoluční teorie. Zdálo se mu totiž velmi nepravděpodobné, že by něco tak dokonalého mohlo vzniknout jen pouhým hromaděním náhodných genetických změn.
Lidské oko je vlastně docela jednoduchý objektiv o dvou členech. Vnější je rohovka, vnitřní čočka. Různě zabarvená duhovka se pak jako clona fotoaparátu roztahuje a zužuje a tím reguluje množství světla, které do oka vstupuje. Světlo prostupuje sklivcem a na sítnici vytváří převrácený obraz, který se zrakovým nervem odešle do mozku. Od vnějšího prostředí odděluje oko rohovka, která není prostoupena cévami.
MUDr. Anna Lenčová, oční klinika Lexum: Rohovka je průhledná tkáň, která je součástí pevného obalu oka. Jako součást optického aparátu se podílí na lomu světla, které do oka vchází. Zároveň tvoří bariéru proti infekci a poranění.
Rohovka se může poškodit velmi snadno. Časté jsou například úrazy kovovými šponami, dále jsou to prudké údery při sportu, poleptání při neopatrné manipulaci s žíravinami. Rohovka se ale naruší i vinou zánětlivých onemocnění. Za normálních okolností se rohovka dokáže sama obnovit díky kmenovým buňkám, které sídlí v takzvaném limbu. To je úzký kroužek, který odděluje rohovku od spojivky.
Docent Vladimír Holáň, Ústav molekulární genetiky AV ČR: Limbální kmenové buňky jsou jako každé jiné kmenové buňky, malá populace buněk, která sídlí v limbu. Za normálního klidového stavu jsou v klidu, pomalu se dělí. Když dochází k poškození oka, tyto buňky dostávají signál z poškozeného místa, začnou se rychle dělit a migrují do místa poškození a tam dochází k léčbě toho poškozeného místa.
Pokud je ovšem poškození větší, zůstane na rohovce i po zhojení jizva, která zhoršuje průhlednost rohovky a tím i vidění pacienta. V této fázi ale stále existuje poměrně jednoduché řešení a to je transplantace rohovky. Jen v České republice se provádějí stovky transplantací rohovky ročně – je to vlastně nejběžnější transplantace.
Opravdový problém ale nastává, když je poškozen i limbus, ve kterém sídlí kmenové buňky. V takovém případě se transplantovaná rohovka nemá z čeho obnovovat. Brzy opět ztrácí průhlednost a začíná prorůstat jinými typy tkání. Řešením pak může být transplantace limbu, ta je ovšem ve srovnání s transplantací rohovky velmi náročná a v České republice se prakticky neprovádí.
MUDr. Anna Lenčová, oční klinika Lexum: Tady ta operace u jednostranného poškození rohovky probíhá tak, že se přenáší tkáň ze zdravého oka, nepoškozeného, v případě oboustranného onemocnění, které je závažnější se musí použít cizí dárcovská limbální tkáň.
Toto jsou oči pokusných myší, kterým vědci transplantovali limbus. Na rozdíl od darované rohovky, kterou organizmus přijme bez problémů, nastane při transplantaci limbu silná imunitní reakce. Tato reakce pak vede k odhojení transplantované tkáně. Imunitní systém je proto nutné potlačovat léky. Navíc kmenové buňky v limbu nepřežijí v dostatečném množství.
Vědci na celém světě si proto dlouho lámali hlavu tím, jestli by nebylo možné získat samotnou populaci limbálních kmenových buněk. Cílem by pak bylo uchovat je ve vhodných roztocích mimo organizmus a poté je množit v laboratoři. Kmenových buněk by pak bylo dost pro léčbu poškozených očí všech potřebných pacientů. Myšlenka jednoduchá, ale její uskutečnění překvapivě složité – až dosud se to totiž nikomu nepodařilo.
Docent Vladimír Holáň, Ústav molekulární genetiky AV ČR: Hlavní problém je to, že ta populace kmenových buněk je velmi malá. To je jedno, dvě, tři procenta ze všech buněk tkáně toho limbu a problémem bylo ty buňky vyizolovat, protože ony nemají specifický znak, podle kterého by šly vyizolovat.
Týmu docenta Vladimíra Holáně z Ústavu molekulární genetiky se to ale přece jen podařilo. Pomocí centrifugační metody – tedy odstřeďováním – dokázali z očí experimentálních myší získat velmi čistou populaci kmenových buněk, která v laboratorních podmínkách úspěšně přežívá a množí se.
Docent Vladimír Holáň, Ústav molekulární genetiky AV ČR: Velkým úspěchem bylo, že máme relativně čistou populaci těchto buněk, nyní je charakterizujeme, studujeme jejich růstové požadavky, růstové faktory, možnosti jejich kultivace, namnožení a pak perspektivně možnosti jejich přenosu na povrch poškozeného oka a jejich využití k léčbě.
Prvními pomyslnými pacienty budou už brzy experimentální myši. Na speciálních nanovláknech jim vědci budou do oka vpravovat namnožené kmenové buňky a sledovat reakci na rohovce. Pokud budou výsledky uspokojivé, dojde jistě časem i na zkoušky s lidmi. Lékaři by tak v budoucnu mohli dostat do rukou prostředek, který pomůže vrátit zrak zatím beznadějným případům.
MUDr. Anna Lenčová, oční klinika Lexum: Pomocí kultivace limbálních kmenových buněk bychom měli možnost si nakultivovat dostatečné množství dané tkáně. Současně u jednostranného poškození by byla možnost nakultivovat buňky, které jsou pacientovy vlastní, a tím by nebyla nutná systémová imunosuprese.
Čeští vědci samozřejmě nejsou prvními, kteří se zabývali možností využít kmenové buňky k léčbě poškozeného zraku. Například tým z Kalifornie už před několika lety dokázal vyléčit poškození sítnice experimentálních myší. Američtí vědci myším do oka vstříkli suspenzi kmenových buněk, ty však pocházely z kostní dřeně. Výsledky sice byly uspokojivé, jenže u kmenových buněk z jiných části těla vždy hrozí, že se jejich dělení zvrhne nežádoucím směrem.
Pro léčbu oka jsou pochopitelně nejvhodnější kmenové buňky zase jen z oka. Naši vědci tedy doufají, že zaujmou i odborníky na jiných pracovištích, kteří jim pak pomohou posunout hranice medicínských možností zase o něco dál – a umožní tak uchovat zrak, ten nejdůmyslnější orgán našeho těla.
Autor: Tereza Pultarová