2011 Marek Vácha 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.

Prezentace na téma: "2011 Marek Vácha 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."— Transkript prezentace:

1 2011 Marek Vácha 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

2  1975 The National Commission for the Protection of Human Subjects of Biomedical and Behavioral Research issued its report and recommendations for research on the human fetus  no federal monies should be used for IVF of human eggs until a special Ethics Advisory Board reviewed the ethical issues  1994 NIH established the Human Embryo Research Panel  some areas of human embryo research be acceptable for federal funding, including research on embryos created expressly for the purposes of research  however, president Clinton directed NIH not to allocate resources to "support the creation of human embryos for research purposes"  tough his directives said nothing about reseach involving spare embryos

3  1994  Congress stopped the enterprise dead in its tracks by enacting an amendment to the omnibus appropriations bills that prohibited NIH from using federal funds for any and all research on human embryos.  1998  NIH attorneys ruled that the prohibiting law actually permitted federal funding of research on the embryonic stem cell lines, provided that the researchers were not themselves responsible for the acts of embryo destruction needed to produce them.

4  2000  After a study by the National Bioethics Advisory Commission supported such research, and after the NIH developed guidelines for it, President Clinton authorized such funding  august 2001  The federal government would agree to fund embryonic stem cell research only on already existing stem cell lines, but there would be any further destruction of human embryos

5  August 2000: scientists could apply for federal funding only for research utilizing 78 existing stem cell lines.  the true number 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. Encounter Books, New York, London. p. 81 - 85

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

7

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

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 http://www.nytimes.com/2011/04/30/health/30stemcells.html

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 Johns Hopkins 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.”

12

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&or ef=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 Neurální kmenové buňky Bromodeoxyuridin (BrdU) se váže pouze k DNA dělících se buněk. Červené buňky jsou neurony, buňky zároveň červené a zelené jsou buňky, které do sebe inkorporovaly BrdU následkem mitózy.

21 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.)

22 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)

23 Embryonální kmenové buňky

24 Multipotentní kmenové buňky

25 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

26  pluripotent = "capable of becoming many things"

27 Embryonální kmenové buňky

28 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.

29  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

30 Embryonální kmenové buňky

31 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.

32 Preimplantační diagnostika

33 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.

34 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

35 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

36 Plasticita lidských somatických kmenových buněk  hematopoietické kmenové buňky se diferencují do (Petersen et al. 1999):  všech tří typů mozkových buněk (neurony, astrocyty, oligodendrocyty)  buňky příčně pruhovaných svalů  buněk srdeční svaloviny  hepatocytů

37 Plasticita lidských somatických kmenových buněk  kmenové buňky mozku se diferencují do (Shih et al.., 2002; Clarke et al., 2000; Bjornson et al., 1999) :  krvinek a buněk příčně pruhované svaloviny  bone marrow stromal cells se mohou diferencovat do (Orlic et al., 2001):  buněk srdeční svaloviny  buněk příčně pruhované svaloviny

38 Plasticita lidských somatických kmenových buněk

39

40 Využití kmenových buněk  Terapeutické koncepty:  Transplantace diferencovaných buněk pocházejících z kmenových buněk: kmenové buňky mohou být pěstovány v laboratoři a následně řízena jejich proměna v buňky s požadovanou funkcí (buňky produkující insulin, buňky srdce, neurony produkující dopamin) Zdrojem mohou být embryonální nebo somatické stem cells, jakož i somatické kmenové buňky samotného pacienta.  využití v klinické praxi: zatím nikde nepublikováno, závěry nepřesvědčivé, málo dat z klinického testování, publikovány spíše metody nebo max. jednotlivé kazuistiky

41 Terapeutické koncepty

42 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

43 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

44 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.

45 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

46 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

47 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

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

49 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

50 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'

51 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

52 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

53 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

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

55 227/2006 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 pouze a)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, nebo b)na liniích získaných z nadbytečných lidských embryí ve zdravotnických zařízeních v České republice, ve kterých se provádí asistovaná reprodukce podle zvláštního právního předpisu 1) (dále jen "centrum asistované reprodukce").

56 http://www.nytimes.com/2008/12/04/us/04embryo.html?_r=1

57  Ms. Best said her nine embryos “have the potential to become beautiful people.”  The thought of giving them up for research “conjures all sorts of horrors, from Frankenstein to the Holocaust,” she said, adding that destroying them would be preferable.  Her teenage daughter favors letting another couple adopt the embryos, but, Ms. Best said, she would worry too much about “what kind of parents they were with, what kind of life they had.”

58 „Solutions that typically are not offered“  Smaller numbers of patients wished for solutions that typically are not offered.  Among them were holding a small ceremony during the thawing and disposal of the embryos, or  having them placed in the woman’s body at a time in her cycle when she would probably not become pregnant, so that they would die naturally.

59  Some people pay storage fees for years and years.  Others stop paying and disappear, leaving the clinic to decide whether to maintain the embryos free or to get rid of them.  “They would rather have you pull the trigger on the embryos,” Dr. Sauer said. “It’s like, ‘I don’t want another baby, but I don’t have it in me; I have too much guilt to tell you what to do, to have them discarded.’ ”

60 „Terapeutické“ klonování  the first licence granted for the cloning of human embryos in the UK was made by the HFEA in 2004 to scientists at Newcastle University, researching treatment for diabetes  (Mepham, B., (2008) Bioethics. An Introduction for the Biosciences. Oxford University Press, Oxford, p. 142)  Velká Británie – 9. února 2005  Ian Wilmut dostal potřebné povolení k terapeutickému klonování za účelem výzkumu MND  Wilmut nechce získat kmenové buňky, jen zamýšlí sledovat, jak se chovají embrya, která byla vytvořena z pacientů

61 SCNT ProProti  Embryo nevzniklo „přirozeně“ (fúzí spermie a oocytu), a nikdo jej nezamýšlí implantovat do dělohy  celý útvar – uprázdněný oocyt + vložené jádro somatické buňky vůbec nemusíme nazývat embryem  V budoucnu se nám snad podaří signály z oocytu napodobit a použijeme pouze buňku kůže a obejdeme se bez oocytu…  … nastal by pak nějaký problém?  Je jedno, jak embryo vzniklo, jakmile je to již embryo, má stejný morální status bez ohledu na okolnosti vzniku  každé klonování je reprodukční  „slippery slope“ argument: if therapeutic cloning is allowed, it might be impossible to prevent unscrupulous operators from diverting cloned embryos into reproductive cloning programs.

62 SCNT  this technique is too elaborate, and hence too expensive for routine use  technique might be more properly called „research cloning“

63 Náboženství  Judaismus: plný status lidské bytosti není přítomen v momentu oplození. Embryo mimo dělohu, podobně jako gamety, nemá právní status. Embryo vzniklé pomocí IVF a jsoucí udržováno in vitro nemá tedy právní status – naopak je velmi silně propagována povinnost chránit narozený život.  Protestantismus: široká paleta názorů, s představou, že žádný z nich nemusí být nutně v rozporu s křesťanskou vírou

64 Náboženství  Katolicismus: život začíná od početí a každý takto počatý život má právo na vlastní život. Vznik embryí in vitro musí být přísně kontrolován a není možné terapeutické klonování  povoleno užití ASC  SC ze spontánních potratů  z pupečníkové krve  z placenty

65 Diskuse  Pokud se kmenové buňky berou z embryí, debata se ocitá na v podstatě stejném území jako diskuse o potratech

66 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

67 Cybrids  applications have been made by three teams of UK researchers to the HFEA for licences to use rabbit, cow and goat eggs to create cytoplasmatic hybrid embryos, so-called cybrids  the proposal, which has found widespread support in the bioscience community, was the subject of a public consultation exercise, which resulted in the HFEA giving „in principle“ approval for the use of the technique in 2007

68 Cybrids

69