Kmenové buňky – balancování na etické hraně

1. There is a growing gulf between what medicine can do and what the health service can afford. Richard Gardner, chair of the Royal Society´s working group on stem cells and therapeutical cloning 2012 Marek Vácha Kmenové buňky – balancování na etické hraně

2. 1975 The NationalCommission for the Protection of Human Subjects of Biomedical and Behavioral Research issued its report and recommendations for research on the human fetus • no federalmonies should be used for IVF of human eggsuntil a special Ethics AdvisoryBoardreviewed the ethical issues • 1994 NIH established the Human Embryo Research Panel • some areas of human embryo research be acceptable for federalfunding, including research on embryoscreatedexpressly for the purposes of research • however, president Clinton directed NIH not to allocateresources to "support the creation of human embryos for research purposes" • tough his directivessaid nothing about reseach involving spareembryos History - USA

3. 1994 • Congressstopped the enterprisedead in its tracks by enacting an amendment to the omnibus appropriationsbills that prohibited NIH from usingfederalfundsfor any and all research on human embryos. • 1998 • NIH attorneysruled that the prohibiting law actuallypermittedfederalfunding of research on the embryonic stem cell lines, provided that the researchers were not themselvesresponsible for the acts of embryo destructionneeded to produce them. History - USA

4. 2000 • After a study by the NationalBioethicsAdvisoryCommissionsupported such research, and after the NIH developedguidelines for it, President Clinton authorized such funding • august 2001 • The federalgovernment would agree to fundembryonic stem cell research only on alreadyexisting stem cell lines, but there would be any furtherdestruction of human embryos History - USA

5. August 2000: scientists could apply for federalfunding only for research utilizing 78 existing stem cell lines. • the truenumber of available and suitable lines appears to be closer to twenty than the higher number. • President Bush agreed to finance embryonic stem cell research, but limited federally financed research to 21 cell lines already in existence by 2001. • Kass, L.R., (2002) Life, Liberty and the Defense of Dignity.EncounterBooks, New York, London. p. 81 - 85 USA

6. the restriction do not hamper the use of privatefunds for the other lines, only federalfunds • 09/03/2009 prezident Obama uvolňuje státní fondy http://edition.cnn.com/video/#/video/offbeat/2009/03/12/moos.sesame.street.layoffs.cnn • 23/08/2010 A federal district judge blockedPresident Obama’s 2009 executive order that expanded embryonicstem cell research, saying it violated a ban on federal money being used to destroy embryos. USA

8. With the case back in his court, Judge Lamberth ruled that the administration’s policy violated the clear language of the Dickey-Wicker Amendment, a law passed annually by Congress that bans federal financing for any “research in which a human embryo or embryos are destroyed, discarded or knowingly subjected to risk of injury or death.” • The Obama administration said that its rules abided by the Dickey-Wicker Amendment because the federal money would be used only once the embryonic stem cells were created but would not finance the process by which embryos were destroyed. The judge disagreed, writing that embryonic stem cell research “necessarily depends upon the destruction of a human embryo.” • http://www.nytimes.com/2010/08/24/health/policy/24stem.html?pagewanted=2&_r=1&ref=science USA 23/08/2010

9. the appellate court said that because the law is written in the present tense, “it does not extend to past actions.” • Judge Karen LeCraft Henderson, the dissenter in Friday’s appeals court ruling, wrote that her colleagues “perform linguistic jujitsu” to arrive at their conclusion. • The plain language of the law bans financing for all research that follows the destruction of embryos, she wrote, and it is meaningless to try to separate the process of destruction from the use of the stem cells that result from that destruction. • http://www.nytimes.com/2011/04/30/health/30stemcells.html USA 29/04/2011

10. Kmenové buňky • byly poprvé isolovány z myší v roce 1981. • Embryonální kmenové buňky člověka byly poprvé isolovány v roce 1998 • dr. James Thomson, Wisconsin university financováno z Geron corporation). • Dr. John Gearhart of JohnsHopkins University James A. Thomson says he thought “long and hard” before doing stem cell research.

11. James A. Thomson (2007) • His laboratory was one of two that reported a new way to turn ordinary human skin cells into what appear to be embryonic stem cells without ever using a human embryo. • The fact is, Dr. Thomson said in an interview, he had ethical concerns about embryonic research from the outset, even though he knew that such research offered insights into human development and the potential for powerful new treatments for disease. • “If human embryonic stem cell research does not make you at least a little bit uncomfortable, you have not thought about it enough,” he said. “I thought long and hard about whether I would do it.”

13. James A. Thomson (2007) • Now with the new technique, which involves adding just four genes to ordinary adult skin cells, it will not be long, he says, before the stem cell wars are a distant memory. “A decade from now, this will be just a funny historical footnote,” Dr. Thomson said in the interview. • http://www.nytimes.com/2007/11/22/science/22stem.html?_r=1&ref=science&oref=slogin

14. James A. Thomson (2007) • tato technologie ovšem trvá cca 4 týdny a zdaří se u jedné buňky z 10 000 • v roce 2009 vyvinuta nová technologie v USA, trvá pouze 2 týdny a je 200x účinnější

15. iPS • = induced pluripotent stem cells • by addition of four human human genes to human skin cells they can be reprogrammed back to the state of stem cells from an early embryo, with the ability to develop into every cell type in the body

16. iPS • iPS thus promise to provide a source of immunologically compatible tissues for treating patients currently suffering from incurable genetic diseases such as Alzheimer´s disease, without encountering the ethical objections raised by using ESC from human embryos or cybrids

17. „In the long-term the scientific view is that it will be possible to re-programme adult stem cells with the full potential of embryonic cells but without the morally contestable need to create an embryo.“ • Liam Donaldson, the Chief Medical Officer in the UK

18. Kmenové buňky mají tři charakteristické rysy: 1. jsou nediferencované 2. v tomto nediferencovaném stavu se mohou dlouhou dobu rozmnožovat 3. za jistých podmínek mohou dávat vznik specializovaným buňkám, jako jsou nervové buňky, svalové buňky, buňky produkující insulin, atd. (známo přes 200 buněčných typů v lidském těle)

19. Neurální kmenové buňky • do roku 1998 platilo za dogma, že člověk je narozen se všemi svými nervovými buňkami, a že se jejich počet po narození nemůže zvyšovat • 1998: Fred Gage a Peter Ericksson prokázali, že v mozku dochází ke vzniku nových neuronů • dospělý neuron díky své funkci a synaptickým spojům zcela jistě nemůže podstoupit mitózu • v roce 2001 Gage et al. ohlásili isolaci neurálních SC z mozků post mortem pacientů. Tyto buňky se v kultuře rozdělily 30 – 70x a byly schopny dát vznik jak neuronům, tak i gliovým buňkám

20. Klasifikace • (ESC)Human embryonic stem cells, které se dají získat z lidského embrya ve stadiu blastocysty (4-5 den po oplození) 5. den obsahuje blastocysta asi 100 buněk, ICM tvoří 30 z nich • (FSC)Human embryonic germ cells, které mohou být izolovány z primordiálních zárodečných buněk (primordial germ cells) plodu. Získávají se z plodu ve stáří 5 – 10 týdnů. Jedná se o buňky, ze kterých by se normálně vyvinuly gamety. U spontánních abortů není etický problém. U vyprovokovaných potratů je: nebezpečí dělání potratů jen proto. • (ASC)Human somatic stem cells, které mohou být izolovány z dospělého člověka nebo z tkání plodu nebo z krve pupeční šňůry. V těle člověka je asi 20 druhů těchto kmenových buněk (nervové, hematopoietické atd.)

21. Druhy kmenových buněk podle schopnosti diferenciace • Progenitorové kmenové buňky – nakonec z nich vznikne pouze jediný buněčný typ. Např. epidermální kmenové buňky dají vznik keratinocytům a spermatogoniální kmenové buňky dají vznik spermiím • Multipotentní kmenové buňky – dají vznik několika buněčným typům, ze kterých může vzniknout tkáň nebo orgán. Příkladem jsou kmenové buňky kůže, ze kterých vzniknou epidermální buňky, mazové žlázy a vlasové folikuly. Z hematopoietických kmenových buněk různé typy krvinek (erytrocyty, lymfocyty atd.) Z neurálních kmenových buněk vzniknou všechny buněčné typy nervového systému (gliové buňky a mnoho typů neuronů)

22. Embryonální kmenové buňky

23. Multipotentní kmenové buňky

24. Druhy kmenových buněk podle schopnosti diferenciace • Pluripotentní kmenové buňky – jsou schopny dát vznik všem odlišným buněčným typům in vitro. Nemohou ale dát vznik embryu. Mohou být izolovány buď z germ cells plodu, pak hovoříme o EG cells, nebo z ICM, pak se jedná o ES cells. Nevyskytují se přirozeně v těle, což je odlišuje od progenitorových buněk a multipotentních buněk • Totipotentní kmenové buňky – u člověka jen zygota

25. pluripotent = "capable of becoming many things"

26. Embryonální kmenové buňky

27. Embryonální kmenové buňky ES cells that have proliferated in cell culture for 6 or more months without differentiating, and which have pluripotent and appear genetically normal, are referred to as an embryonic stem cell line.

28. each of early blastomeres (2,4,8 cell stage) is thought to be able to form an entire embryo, including the trophoblast • isolated ICM cells probably cannot form the trophoblast cells

29. Embryonální kmenové buňky

30. Možné zdroje lidských embryonálních kmenových buněk • Nadbytečná embrya. Jedná se o embrya vytvořená pro potřeby IVF a následně nepoužitá. V zemích kde je povolena preimplantační diagnostika se může jednat o kmenové buňky z embryí, které byly zavrženy v souvislosti s PID. Všechny tyto embrya mohou být použita k výzkumným účelům, dají–li rodiče informovaný souhlas. Odstraní se trofoblast a buňky ICM jsou vloženy na vrstvu myších fibroblastů • Embrya vytvořená metodou IVF pro výzkumné účely a pro účely obstarání embryonálních kmenových buněk. Jsou tedy vytvořeny splynutím lidské spermie a lidského vajíčka.

31. Preimplantační diagnostika

32. Možné zdroje lidských embryonálních kmenových buněk • Embrya vytvořená metodou SCNT pro výzkumné účely nebo pro účely obstarání embryonálních kmenových buněk. Je to výhodné proto, že při tomto terapeutickém klonování bychom se vyhnuli problému s imunitní odpovědí organismu. • Další možnosti. Možná by se daly rovněž získat kmenové buňky injekcí cytoplazmy z lidského vajíčka či lidské kmenové buňky do nějaké diferencované buňky lidského těla. (ovoplasmický transfer). Eventuelně by šlo přeprogramovat i normální somatické buňky, aby se začaly chovat jako stem cells.

33. Možné zdroje lidských somatických kmenových buněk • Tkáně a orgány dospělého člověka. Kmenové buňky kostní dřeně se dají získat invasívní intervencí, např. procedurou spojenou s darováním kostní dřeně. Rovněž bylo publikováno obdržení kmenových buněk po autopsii, z post mortem  mozkové tkáně • Tkáně a orgány plodu – tkáně a orgány získané z plodů po ukončení těhotenství, zejména neurální kmenové buňky z mozkové tkáně. Asi 400 pacientů ve Švédsku a USA léčeno proti Parkinsonově chorobě. Do každé hemisféry dostali tkáň ze 6 – 8 plodů

34. Možné zdroje lidských somatických kmenových buněk • Krev z pupečníkové krve – hematopoietické kmenové buňky mohou být obdrženy z krve pupeční šňůry při porodu. V této krvi mohou být rovněž i další kmenové buňky. Je zde ovšem jen malé množtví buněk. • cena 40 000 – 50 000 Kč • buněk je tak málo, že se dají použít jen pro děti do cca 5 let max. • dítě nesmí mít akutní leukémii a samozřejmě žádnou jinou, např. genetickou chorobu (kterou mají pochopitelně i SC) • mohlo by to fungovat max. pro pevné nádory u dítěte do stáří cca 2 roky – to ale skoro nikdy nemá

35. Výhody a omezení lidské embryonální kmenové buňky • výhody • jsou pluripotentní • hES cells jsou zatím jediné kmenové buňky které se dají snadno získat a pěstovat v dostatečné množství

36. Výhody a omezení lidské embryonální kmenové buňky • omezení • největší problém je v imunitní odpovědi. Protože nemohou být získány přímo z pacienta, je zde vždy risk imunologické odpovědi. • protože mají tak velký potenciál, bude zřejmě obtížné je uhlídat, aby se nediferencovaly v nežádoucí typ tkáně, eventuálně aby z nich nevznikl tumor. • současné metody umožňují pěstování těchto buněk pro výzkumné účely, avšak pokud jsou jako feeder buňky použity myší fibrocyty, je vyloučeno používat za těchto podmínek lidské ES buňky k transplantacím

37. Výhody a omezení lidské somatické kmenové buňky • výhody • potenciál je mnohem větší než se myslilo • mohou se užít pacientovy vlastní kmenové buňky a tím bychom se vyhnuli problému immune rejection. Nikdo ale neví, zda se tomuto problému opravdu vyhneme, jak teorie předpokládá • v budoucnosti bychom mohli léčivy povzbudit pacientovy vlastní kmenové buňky přímo in situ.

38. Výhody a omezení lidské somatické kmenové buňky • omezení • isolace, růst a diferenciace je k dnešnímu dni velmi komplikovaná. Kmenové buňky tvoří v dospělých tkáních je velmi malé procento buněk. V krvi je to jedna hematopoietická kmenová buňka na 100 000 leukocytů • pokud trpí pacient genetickou chorobou či sklony k rakovině, to vše se přenese i do kmenových buněk, což omezuje jejich možnosti v léčení např. diabetu. • není doposud mnoho známo o tom, zda se kmenové buňky přeměňují pomocí transdiferenciace nebo dediferenciace. Znalost a kontrola těchto procesů jsou nezbytně nutné. • dospělé kmenové buňky již mohou mít poškozenou DNA díky slunečnímu záření, toxinům a chyb při replikaci

39. Příklady terapií, u kterých v současnosti probíhá intenzivní výzkum • Neurologické nemoci (Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba) • poranění míchy • roztroušená skleróza • selhání srdce • diabetes • popáleniny • různé typy rakoviny (např. leukémie) • svalová dystrofie

40. Lze na embryích provádět pokusy? • Konvence Rady Evropy o ochraně lidských práv a důstojnosti lidské bytosti ve vztahu k využití biologie a medicíny (1997) čl. 18 1. Pokud zákon dovoluje výzkum na embryích in vitro, musí zajistit odpovídající ochranu embrya Pokud se pokus dělá, embryo zanikne. Jedinou výjimkou by bylo pěstovat embryo až do viability, což je ještě horší 2. Vytváření lidských embryí pro pokusné účely je zakázáno

41. Regulace výzkumu na hES cells v EU • Členské státy zaujímají výrazně odlišné pozice a nové zákony a návrhy zákonů jsou stále projednávány

42. Regulace výzkumu na hES cells v EU • Německo: Zákaz pořizování hES cells z nadbytečných embryí, avšak zákonem je povolen dovoz a používání linií, pokud byly vytvořeny před 1. lednem 2002 • 22. května 2008 byl tento dovoz a používání posunut na 1. květen 2007

43. Německo • The German Parliament made use of this loophole to establish the 2002 Stem Cell Act, which allows the import of hESCs for high-ranking research objectives. These must be evaluated by the Robert Koch Institute, a federal institute in Berlin, and its central ethics committee for stem-cell research (http://www.rki.de). Moreover, only hESC lines produced from surplus embryos from in vitro fertilization (IVF) before 1 January 2002 can be legally imported. This key date was chosen to ensure that no hESC lines are directly produced for German research; in other words, that no human embryos are destroyed 'on German order'

44. Situace ve světě • Irsko: zákaz výzkumu na embryích (unborn child má stejná práva jako mother • Itálie zakazuje tvorbu nebo splitting embryí pro terapeutické nebo výzkumné účely. • Japonsko sice zakazuje reprodukční klonování, ale povoluje výzkum na nadbytečných embryích • Holandsko, Kanada, Švédsko, Finsko a Španělsko povolují výzkum na nadpočetných embryích, pokud tato ale nejsou starší než 14 dní

45. Regulace výzkumu na hES cells v EU • Velká Británie: Je zákonem povoleno obstarávání hES cells z nadbytečných embryí • povoleno vytváření lidských embryí za účelem výzkumu • zákonem z r. 2001 povoleno terapeutické klonování

46. Regulace výzkumu na hES cells v EU • Švýcarsko: na podzim 2004 celonárodní referendum • 66 % procent se vyjádřilo pro výzkum – jedná se o 7 dní stará embrya • referendu předcházela tříměsíční kampaň ze strany státy pro podporu výzkumu • referendum vyprovokovala strana zelených a hnutí pro-life

47. Regulace výzkumu na hES cells v EU • Česká republika: zákon 227/2006 z 26. dubna 2006

48. 227/2006 Česká republika • Výzkum na lidských embryonálních kmenových buňkách lze provádět pouze na základě povolení, které vydá Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy (dále jen "ministerstvo"). Tento výzkum může být prováděn pouze na pracovištích, která jsou uvedena v povolení k výzkumu na lidských embryonálních kmenových buňkách.(2) Výzkum na lidských embryonálních kmenových buňkách lze provádět pouzea)na dovezených liniích, pokud byly získány z lidských embryí způsobem, který neodporuje právním předpisům České republiky a země původu, jejich dovoz byl povolen ministerstvem a jediným důvodem dovozu do České republiky je jejich využití pro výzkumné účely podle tohoto zákona, nebob)na liniích získaných z nadbytečných lidských embryí ve zdravotnických zařízeních v České republice, ve kterých se provádí asistovaná reprodukce podle zvláštního právního předpisu1) (dále jen "centrum asistované reprodukce").

49. Dr. Woo Suk Hwang • 24. listopadu 2005 Dr. Hwang resignuje, neboť je mu prokázáno, že • za některé oocyty bylo placeno • některé oocyty byly brány od jeho postgraduálních studentek • dvě ze tří prací v Science byly podvodné V srpnu 2005 byl naklonován pes

50. Cybrids • applications have been made by three teams of UK researchers to the HFEA for licences to use rabbit, cow and goateggs to createcytoplasmatic hybrid embryos, so-calledcybrids • the proposal, which has foundwidespread support in the biosciencecommunity, was the subject of a public consultationexercise, which resulted in the HFEA giving „in principle“ approval for the use of the technique in 2007