Emma R. Andersson: Biologie a její využití pro naše zdraví a štěstí mě vždy fascinovaly

Dnes odpoledne budete mít přednášku s názvem „Rozluštění osudů embryí: linie, mechanismy a prostorový kontext“. Jakou hlavní myšlenku byste chtěla posluchačům předat?

Doufám, že posluchači odejdou nadšení z vývojové biologie a z nových nástrojů, které jsme vyvinuli. Tyto nástroje nám (a komukoli, kdo má zájem) umožňují zabývat se širokou škálou otázek v oblasti vývojové biologie myší. Dlouho jsem tiše záviděla výzkumníkům, kteří pracují s žábami a rybkami Danio rerio, protože jsou dobře dostupné pro genetické manipulace a snadno se s nimi pracuje, a nyní jsme dosáhli významného pokroku v tom, aby to stejné platilo i pro myši.

Váš projekt „LIMITLESS“, financovaný z programu ERC, se zaměřuje na přímé genetické úpravy myších modelů přímo v děloze. Mohla byste jeho hlavní myšlenku čtenářům krátce vysvětlit?

Vyvinuli jsme metodu genetické manipulace myší během velmi raného embryonálního vývoje, a to injekcí lentiviru do amniotické dutiny v 7,5. embryonálním dni. Tak brzy se to ještě nikomu jinému nepovedlo.

Tento přístup byl inspirován prací Elaine Fuchs, která cílila modifikace do embryonální kůže v 9,5. dni vývoje. V této době je embryo plně vyvinuté, kůže se nachází na vnější straně těla a kožní buňky jsou relativně dobře modifikovatelné. Naší klíčovou inovací bylo přesunout tento zásah do mnohem ranějšího stadia, kdy budoucí mozek a mícha sestávají z jediné vrstvy buněk. Když v této fázi injikujeme lentivirus, může se dostat ke každé z těchto buněk. To umožňuje rychlé, jednokrokové knock-outy nebo vkládání reportérů bez vytváření tradičních transgenních linií. Místo měsíců nebo let mohou experimenty postupovat od hypotézy k výsledkům během několika týdnů. Umožňuje to také kombinatorické studie, které byly dříve obtížné. Dále tento přístup snižuje počet použitých pokusných zvířat tím, že přímo generuje požadované modely a umožňuje efektivnější návrh experimentů.

 Omezení počtu laboratorních zvířat je otázkou jak praktickou, tak etickou. Jak moc je pro Vás důležitý právě ten etický pohled?

Jsem přesvědčena, že máme povinnost minimalizovat utrpení zvířat a zároveň maximalizovat získané poznatky. Pokud můžeme získat odpovědi s menším počtem zvířat, měli bychom tak udělat. Zároveň však musíme být upřímní a otevření o tom, že zvířecí modely jsou stále nezbytné pro pochopení složitých biologických systémů. Snažíme se najít rovnováhu mezi využíváním zvířat v odůvodněných případech a co největším snížením jejich počtu.

Jaké výzvy práce s takto ranými vývojovými stadii přináší?

Je jich mnoho. Poprvé jsem tento způsob manipulace s nervovým systémem předvedla v roce 2012 v laboratoři Elaine Fuchs. Poté, co jsem si založila vlastní laboratoř ve Stockholmu, trvalo téměř deset let, než se nám podařilo tuto metodu plně vyvinout a optimalizovat všechny faktory, které na proces mají vliv.

V 7,5. dni vývoje je embryo extrémně malé. Amniotická dutina má průměr asi 1 mm, což znamená, že objem vzorku, který do ní můžeme injektovat, je malinký. Z tohoto důvodu musíme pracovat s vysoce koncentrovaným a účinným lentivirem, který je obtížné udržet stabilní po dlouhou dobu, a to i při zmrazení na -80 °C.

Injekce do amniotické dutiny provádíme ruční mikromanipulací nanoinjektoru. To je technicky velmi náročné a není to tak spolehlivé, jak bychom si přáli. V rámci projektu LIMITLESS proto vyvíjíme robotický systém pro automatizaci injekcí a zlepšení reprodukovatelnosti, který, jak doufáme, umožní více lidem používat naši technologii.

Říkala jste, že optimalizace Vaší metody trvala velmi dlouho. Jak si udržujete motivaci při dlouhodobých projektech nebo když věci nejdou podle plánu a experimenty selhávají?

Experimenty mohou selhat z různých důvodů. Někdy selžou proto, že výchozí myšlenka byla špatná, ale i tak se z nich můžete poučit, pokud máte správné kontroly. Jsou produktivní, jen nečekaným způsobem. Některé experimenty selžou nebo je třeba je opakovat, protože správné kontroly postrádají, což samo o sobě představuje dobrou příležitost k učení. A pak jsou tu experimenty, které selžou jen proto, že někdo nechal enzym přes noc na stole a vy jste o tom před použitím neměli tušení. Ty jsou nejhorší a nejvíce frustrující.

Myslím, že musíme přijmout jako normální skutečnost, že devět z deseti experimentů selže nebo nepřinese očekávané výsledky. Každý by si měl uvědomit, že když děláte skvělou, průkopnickou vědu, tápete ve tmě. Všichni tápou ve tmě. A pokud máte dobré kolegy a dobré prostředí, snad budete moci tápat ve tmě docela dlouho, než vás to začne deprimovat 😊

Když věci nejdou podle plánu, lidé mají tendenci to vnímat jako odraz sebe samých. Ale kdybychom všichni pracovali na snadných, nekomplikovaných projektech bez neúspěchů, znamenalo by to, že nepracujeme na tématech na hranici našeho současného chápání světa. A přišli bychom o všechny ty zajímavé a důležité věci, které tam venku čekají, až je objevíme.

Co Vás přivedlo k vývojové biologii?

Už od malička jsem měla ráda sci-fi a lákala mě možnost využít vědu ke zlepšení našich životních podmínek. Jako teenagerku mě naprosto fascinovaly všechny novinky z oblasti vývojové biologie a biologie kmenových buněk. Velmi dobře si pamatuji, když byla naklonována ovce Dolly. Tehdy mi došlo, že to, co je dnes sci-fi, se zítra může stát realitou.

Kdykoli jsem měla možnost pracovat na projektu podle vlastního výběru, vždy jsem si vybrala biologii. Ve svém úplně prvním samostatném projektu jsem zkoumala možnost přeprogramování pohlavních buněk tak, aby páry stejného pohlaví mohly mít děti, které by byly biologicky jejich společné. Biologie mě prostě vždy fascinovala, stejně jako to, jak ji můžeme využít pro naše zdraví a štěstí.

Ústřední tématem vývojové biologie je otázka, jak buňky rozhodují o svém osudu. Co považujete za nejzajímavější koncept v této oblasti?

Za velmi zajímavý považuji koncept epigenetické paměti. Na jedné straně si buňky zaznamenávají své zkušenosti do epigenetické paměti. Na druhé straně lze tuto paměť vymazat a buňky přeprogramovat. To nám ukazuje, že potenciál v této oblasti je obrovský. Až se naučíme rozumět vývojovému kódu, měli bychom být schopni jej využít k dosažení čehokoli. K opravě srdce po infarktu, k opětovnému dorůstání ztracené končetiny, k čemukoli si vzpomenete.

O jakém aspektu svého výzkumu nejraději hovoříte?

To se neustále mění s tím, jak se projekty vyvíjejí. Jednou z velkých výhod pozice vedoucího výzkumného týmu je možnost pracovat na více projektech najednou, což mi umožňuje přesouvat pozornost mezi nimi. Vždy se děje něco zajímavého a nikdy se nenudím.

Jakou radu byste dala studentům, kteří uvažují o studiu vývojové biologie?

Myslím, že každý si musí ujasnit, co ho motivuje. Různé lidi pohánějí různé faktory: někoho zvědavost, jiného stabilita, uznání, čest nebo rodinné povinnosti a je důležité být v tomto ohledu k sobě upřímný.

Mě vývojová biologie vždy fascinovala. Chtěla jsem pochopit, jak se z jediné oplodněné vaječné buňky vyvine celý člověk. Je to velice základní otázka, ale dělá mi radost, že se můžu každý den snažit na ni odpovědět. Pokud ve vás tato otázka také vzbuzuje nadšení a zvědavost, vývojová biologie je skvělou volbou. A existuje mnoho různých způsobů, jak se jí věnovat, s celou řadou modelových organismů a molekulárních technik, z nichž si můžete vybrat. Je to obor, který je dobře financován a nabízí tedy dobré uplatnění. Je také vědecky bohatý a nabízí mnoho dosud nezodpovězených základních otázek, a do budoucna také obrovský potenciál pro zlepšení zdravotní péče.

V konečném důsledku je nejdůležitější vybrat si cestu, která odpovídá vaší motivaci. A abyste to mohli udělat, musíte opravdu dobře znát sami sebe.