Čistě teoreticky je možné, aby žena „otěhotněla sama se sebou“. Dokonce existuje několik způsobů, jak toho docílit. Pojďme si postupně projít a rozebrat, jaký by měly vliv na její DNA, resp. DNA potomka. Nejprve je však nutné definovat si některé použité termíny:

Somatická buňka = tělní buňka – každá buňka v organismu kromě pohlavních buněk

Pohlavní buňka = zárodečná buňka (spermie či vajíčko); spojením spermie a vajíčka vzniká embryo

Epigenetická informace = informace, která přímo nesouvisí s primární sekvencí DNA (pořadí jednotlivých nukleotidů), ale s jejími modifikacemi [1].

Indukovaná pluripotentní kmenová buňka (iPSC) = typ kmenové buňky, která má schopnost diferenciace do většiny typů buněk v těle, kromě zárodečně linie; termín “indukovaná” pak znamená, že taková buňka byla uměle vytvořena z jiného typu buňky

V oboru reprodukční biologie se setkáváme s fenoménem zvaným „genomický imprinting“ – formou epigenetické informace [2]. Zjednodušeně jde o to, že naše buňky obsahují dvě sady genů – jednu od otce a druhou od matky. Pro správný vývoj je potřeba, aby některé geny od otce a jiné od matky byly „vypnuté“ (pomocí modifikace DNA), zatímco stejné geny od druhého rodiče zůstanou „zapnuté“ (tzv. imprinting). Proto například nelze jednoduše zkombinovat dvě vajíčka do jedné buňky, ze které by se pak vyvinul životaschopný potomek.

Nicméně je možné tuto překážku v podobně imprintingu v laboratoři obejít. Máme tedy několik způsobů, jak docílit, aby žena „otěhotněla sama se sebou“, či lépe řečeno, aby „otěhotněla bez přispění otcovské složky“.

1) Uměle vyvolaná partenogeneze – Nový jedinec vznikne z neoplozeného vajíčka matky. V přírodě je partenogeneze poměrně běžná, a to zejména u rostlin a bezobratlých živočichů, u obratlovců se vyskytuje výjimečně, např. u některých žraloků, hadů či ptáků. U savců brání přirozené partenogenezi právě výše popsaný genomický imprinting.

Poprvé byl u savců tento přístup demonstrován na myši jménem Kaguya v roce 2004. V tomto případě bylo embryo vytvořeno uměle spojením nezralého a zralého myšího vajíčka [3], díky čemuž bolo možné blok v podobě imprintingu obejít. V dalších letech byl už využit systém CRISPR/Cas9 (a jeho modifikace), který je známý pod zjednodušeným označením „genetické nůžky“. Tento systém má v současnosti mnoho variací a jedna z nich umožňuje měnit epigenetickou informaci bez přímého zásahu do sekvence DNA. K velkému překvapení vědců stačí poměrně malá změna ve vajíčku, aby se z něj i bez přispění otcovské (paternální) složky stalo životaschopné embryo. Pomocí systému CRISPR/Cas9 tedy teoreticky lze pouze zapnout či vypnout několik genů, a i u savců může vývoj úspěšně pokračovat bez přispění spermie, což vědci prokázali (opět na myším modelu) v nedávné studii [4].

2) Umělé samooplození – Nový jedinec vznikne spojením dvou pohlavních buněk, z nichž jedna se v těle vyskytuje přirozeně (vajíčko) a druhá je uměle vytvořena ze somatických buněk stejného organismu. V praxi by to znamenalo, že by se z nějaké buňky v těle ženy vytvořila spermie a ta by následně oplodnila ženino vajíčko (pomocí metod asistované reprodukce). V takovém případě by DNA potomka byla podobná DNA matky, nikoliv však identická (díky mechanismu zvanému chromozomální crossover, ke kterému dochází během tvorby pohlavních buněk za účelem zvýšení genetické variability [6]).

Vytvořit spermie ze somatických buněk sice teoreticky lze, ale tento proces má hned několik úskalí. Přemýšlet o možnosti vytvoření spermie ze ženské buňky umožnila technologie indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSCs; anglicky „stem cells“). Nejčastěji se iPSCs vytváří z kožních fibroblastů (typ kožních buněk) pomocí faktorů, které „zapnou“ geny typické pro embryonální kmenové buňky. Taková buňka se pak navrátí do podobného stavu, v jakém byla ve fázi embrya [7]. Přijde o svoji specializaci, už není fibroblast, zato získá schopnost se lépe dělit a hlavně – diferencovat do jiného buněčného typu. To se opět provádí „zapínáním“ nebo naopak „vypínáním“ genů nebo úpravou prostředí, ve kterém se buňka nachází. Tvorba pohlavních buněk touto metodou je v současnosti velmi náročná a komplikovaná. Jednou z velkých překážek je právě špatná regulace genové exprese imprintovaných genů. Zatím se povedlo vytvořit životaschopné, a především plodné myší potomstvo z uměle diferencované spermie, jen pokud se začínalo se skutečnými embryonálními buňkami, nikoliv s iPSCs [8].

3) Klonování – nový jedinec vznikne z původně somatické buňky matky. DNA potomka je stejná jako DNA matky.

K prvnímu úspěšnému přenosu jádra embryonální buňky do dělícího se vajíčka došlo již v roce 1986 [9], avšak skutečný průlom nastal až o deset let později, kdy se úspěšně podařilo naklonovat ovci Dolly ze somatické buňky dospělé ovce [10], a to pomocí metody přenosu jádra somatické buňky (SCNT; somatic cell nuclear transfer) [11]. Reproduktivní klonování a SCNT se dnes běžně používá i v kombinaci s úpravou genů zvířat například při tvorbě zvířecích modelů lidských nemocí. Stále je to metoda velmi náročná (Dolly se narodila po 277 pokusech) [12], dnes má u savců úspěšnost mezi 10–20 % [13] a zástupci primátů byli poprvé úspěšně naklonováni až v roce 2018 [14]. U lidí se SCNT používá především za účelem získávání embryonálních kmenových buněk pro výzkumné a terapeutické účely. Použití SCNT pro reprodukční účely je však z etických důvodů v mnoha zemích zakázáno a je v současnosti silně kontroverzním tématem [15].

Závěrem – Reprodukční biologie tedy nabízí hned několik možností vzniku potomstva bez přispění otcovské složky (či obecně dalšího jedince). Zároveň je pravděpodobné, že do budoucna se tento metodologický repertoár rozšíří o další postupy. Pro jistotu si však zdůrazněme, že výše popsané způsoby jsou ale v případě člověka striktně teoretické a z etických důvodů pravděpodobně teoretickými i zůstanou, navíc pro takové experimenty v současnosti neexistuje rozumné odůvodnění.

Za Zeptej se vědce odpovídali Helena, Ondřej, Lukáš a Eva