V Ústavu živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR v Liběchově se chovají již od roku 1967 miniaturní prasata. Neslouží k zajištění potravy pro člověka, jak je obvyklé, ale pro výzkumné účely. Prase je totiž vývojově i z hlediska velikosti těla blízké člověku, a proto se prasečích modelů dá dobře využít například pro transplantace tkání nebo při zkoušení různých metod léčby.
Z důvodů nižší spotřeby krmiva se pro pokusné účely vyplatí chovat prasata malá, takže byly vyšlechtěny miniaturní linie, které proti tradičně chovaným plemenům dosahují v dospělosti zhruba poloviční hmotnosti. Chov miniaturních prasat v Liběchově je v režii laboratoře biologie nádorů, jejímž vedoucím je RNDr. Vratislav Horák, CSc. „Naše pracoviště se zabývá výzkumem nádorového bujení u experimentálních modelů zvířat. Jedním z těchto modelů jsou miniaturní prasata označená jako linie MeLiM s dědičným kožním nádorem – melanomem. Druhým modelem jsou potkani s přenosným sarkomem.
Zvířecí modely slouží k charakterizaci nádorů a ke studiu interakcí mezi nádorovými buňkami a buňkami imunitního systému. Sledujeme, jaké biologicky aktivní látky (např. cytokiny) nádory produkují. Hledáme rovněž nové léčebné postupy, které by mohly najít uplatnění v oblasti klinické onkologie. Jednou z léčebných terapií, kterou zkoumáme, je revitalizace,“ představil výzkumné pracoviště Vratislav Horák.
Chirurgická technika, nazvaná devitalizace, byla před několika lety předmětem zájmu novinářů v souvislosti s léčbou onkologicky nemocných pacientů. O co tedy jde? Devitalizaci navrhl a úspěšně odzkoušel pro léčbu pevných nádorů český chirurg MUDr. Karel Fortýn, CSc. Spočívá v „podvazování“ veškerého cévního zásobení nádorů (tepenného i žilního) tak, aby se zabránilo přísunu krve (výživy) do nádoru. Předpokládá se, že v odumírajícím devaskularizovaném nádoru dochází k nastartování imunitní reakce organismu, která rozpozná a zničí všechny nádorově pozměněné buňky, tedy i metastázy, což se také s vysokou úspěšností u prasečího melanomového modelu děje. Jakými mechanismy je navozena a které buňky nebo biologicky aktivní látky se do ní zapojují, je stále otevřenou otázkou.
„U prasečích melanomů tato metoda funguje dobře, úspěšnost je vysoká – kolem 80 procent. Neúspěšné zákroky jsou způsobené tím, že operujeme zvířata, která jsou už příliš oslabena probíhajícím nádorovým procesem. Jejich imunitní systém nemá podle všeho dostatečný potenciál k obraně a nádorové bujení organismus zničí,“ říká Vratislav Horák.
Vyvolat protinádorovou imunitní reakci
„Dnes mají v klinické onkologii zelenou imunoterapie, které jsou založeny na vyvolání protinádorové imunitní reakce v organismu. U lidí se na úrovni maligního melanomu v současné době zkouší různé imunoterapeutické postupy, protože když je toto nádorové onemocnění ve fázi tvorby metastáz, nelze pacientovi tradičními metodami výrazně pomoci. Nové metody léčby se zkoušejí většinou na hlodavcích. U těch funguje řada z nich velmi dobře, ale při jejich aplikaci na lidské pacienty je úspěšnost často nižší. Proto je velice výhodný prasečí model, který má k lidskému organismu fyziologicky mnohem blíže než myš nebo potkan,“ pokračuje v představování problematiky léčby a výzkumu rakoviny vědec.
Melanomy prasata dědí
V liběchovském ústavu se chovají miniaturní prasata pro pokusné účely již od roku 1967, kdy byla importována miniaturní prasata z USA a Německa a následně křížena s několika dalšími plemeny. V roce 1989 se u tří černých prasnic připuštěných jedním kancem vyskytly zhoubné nádory kůže - melanomy. Rekonstrukcí rodokmenů bylo zjištěno, že tito rodiče mají společné předky a že v populaci nastala mírná příbuzenská plemenitba. Selektivním pářením postižených potomků a další příbuzenskou plemenitbou se upevnila dědičná povaha melanomu. Tak byl vytvořen originální zvířecí nádorový model, který byl nazván zkratkou MeLiM (Melanoma-bearing Liběchov Minipig).
Maligní melanom je zhoubný nádor, který vzniká z pigmentových buněk v kůži. Metastázy z maligního melanomu patří mezi nejčasněji se vyskytující a prognóza je u takových pacientů nepříznivá. Zhoubné pigmentové nádory kůže byly popsány nejen u člověka, ale i u hlavních druhů hospodářských a laboratorních zvířat (skot, kůň, králík, kur, potkan, krysa, myš, křeček). U prasat je maligní melanom často popisovaným nádorem.
„Výhodou tohoto nádorového modelu je skutečnost, že devitalizačním zákrokem ošetříme jeden z mnohočetných kožní nádorů a následně můžeme sledovat chování všech ostatních. Primárně jsme v devitalizovaných nádorech zjistili expresi proteinů teplotního šoku, což jsou jedny z nejúčinnějších aktivátorů protinádorové imunitní reakce. Ve finální fázi se nádorové buňky, včetně orgánových metastáz, rozpadají při výrazné infiltraci lymfocytů. Zvláštností tohoto modelu je, že u části zvířat (i v rámci jednoho vrhu) nádory spontánně zanikají, což někteří vidí jako nevýhodu. Z našeho pohledu jde spíše o výhodu, neboť se naskýtá možnost sledovat, jaký je mezi těmito zvířaty rozdíl, například jaké geny jsou za spontánní regresi nádorů zodpovědné. Tak zaměřené studium by mohlo přispět získanými poznatky pro vývoj nových terapeutických postupů. Je logické, že u lidí proces spontánní regrese z etických důvodů sledovat nelze,“ dále vysvětluje Horák.
Náprava poškozených tkání
Druhé pracoviště, které v Liběchově využívá pro výzkum zakrslá prasata MeLiM, je laboratoř buněčné regenerace a plasticity zabývající se biologií kmenových buněk. Hlavním cílem těchto experimentů je získání spolehlivých informací o orgánově specifických kmenových buňkách. Tato zkušenost bude sloužit jako základ pro budoucí použití lidských kmenových buněk za účelem náhrady poškozených tkání, jako je například míšní tkáň pro těžkém úrazu.
„Zde v laboratoři pracujeme s epidermálními, mezenchymovými, ale i nervovými kmenovými buňkami. Ke studiu kmenových buněk nám slouží čtyři organismy - ryby, myši, králíci a miniaturní prasata. Prase se používá jako biomedicínský model pro svoji jak anatomickou, tak fyziologickou podobnost s člověkem,“ uvedl Mgr. Jiří Klíma, CSc., který se specializuje na epidermální (kožní) kmenové buňky a pokračuje: „Velkou předností modelu miniaturního prasete je možnost nejen kmenové buňky izolovat a kultivovat v podmínkách in vitro, ale také provádět jejich transplantaci do cíleného orgánu. Například z odebrané kostní dřeně izolujeme mezenchymové kmenové buňky, které mohou být přeneseny přímo dárci. Jde tedy o autotransplantaci, která vylučuje nežádoucí imunitní odpověď. Na modelovém zvířeti lze například vyvolat míšní poškození, které je častou poúrazovou komplikací u lidí. Kmenové buňky mohou být aplikovány buď do krevního řečiště nebo do mozkomíšního moku. Poraněná tkáň sama o sobě produkuje látky zvané chemokiny, které přitahují kmenové buňky, takže lze sledovat, jak je poškozená tkáň kmenovými buňkami osídlovaná a jestli v ní přežívají. Se skutečnou opravou poškozené tkáně, ve smyslu návratu její funkce, ovšem musíme být zatím velmi trpěliví. Bude třeba celá řada modelových pokusů, než pochopíme možnost efektivní nápravy poškozené míchy.“
Nová právní forma – nové možnosti
Ústav živočišné fyziologie a genetiky Akademie věd ČR podobně jako jiné výzkumné ústavy se od ledna 2007 změnil ze státní příspěvkové organizace na veřejnou výzkumnou instituci (zkratkou v. v. i.). Vznik v. v i. umožnilo teprve přijetí zákona č. 341/2005 Sb., o veřejných výzkumných institucích, který byl schválen Parlamentem České republiky v červenci 2005. Hlavním předmětem činnosti této nové právnické osoby je výzkum, včetně zajišťování infrastruktury výzkumu. Změna pracovištím přinese větší ekonomickou samostatnost a má také usnadnit spolupráci s podobnými institucemi ve světě, například na výzkumných projektech Evropské unie. Akademici si od transformace slibují větší přísun peněz ze soukromé sféry.
„Při přechodu ústavů Akademie věd České republiky na veřejné výzkumné instituce se našemu pracovišti naskýtají nové možnosti. Chtěli bychom v budoucnu ještě intenzivněji spolupracovat s lékařskými pracovišti na vývoji nových imunoterapeutických postupů a na testování nových léčiv využitelných v klinické oblasti. Máme plně vybavený operační sál a rozsáhlé laboratorní zázemí. Rádi také přivítáme do svých řad schopné pracovníky, kteří by se chtěli podílet na tomto výzkumu.
Genetický model miniaturních prasat MeLiM je u nás k dispozici a je škoda, že není více využíván i pro jiné projekty, neboť nabízí obrovské výzkumné možnosti při celkově malých nákladech na krmivo. Podobný genetický model je na světě pouze v USA,“ dodal na závěr RNDr. Vratislav Horák, CSc.
