Čeští vědci hledají šampiony mezi spermiemi

Autor:

Vědci z Brna vyvíjejí umělou dělohu, ve které budou testovat schopnosti mužských pohlavních buněk. Pod speciálním mikroskopem detailně zkoumají stavbu spermií. Připravit na start, vypustit a sledovat, kdo první doputuje k cíli. Takový úkol chystají pro spermie vědci z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity a z Centra asistované reprodukce Fakultní nemocnice v Brně. Věří, že jim pomůže vybrat šampiony - spermie vhodné pro umělé oplodnění.

Neschopnost zplodit potomka přirozenou cestou trápí stále více párů. Určité obtíže má každý šestý. Díky asistované reprodukci už přišly na svět čtyři miliony dětí. A jejich počet patrně dál poroste. Snižuje se především plodnost mužů. Při umělém oplodnění proto často nestačí přidat k vajíčku ve zkumavce spermie a čekat, až si samy najdou cestu k cíli. Je nutné jednu mužskou pohlavní buňku vzít a přímo vstříknout do vajíčka. Jenže kterou vybrat?

Hledání šampiona má usnadnit "lupa" s nejvyšší možnou rozlišovací schopností - mikroskop atomárních sil. Zařízení, dosud využívané hlavně fyziky, najde díky nápadu českých vědců uplatnění i v medicíně.

"Jsme první v Česku a myslím, že i ve střední Evropě, kdo využívá tenhle mikroskop v biologii," podotýká Jan Přibyl z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity. S jeho pomocí mohou výzkumníci prověřit spermie do nejmenších detailů.

"Když přímo do vajíčka zavedeme ty nejlepší, vzrůstá šance na úspěšné umělé oplodnění," podotýká gynekolog Igor Crha. Žena na klinice asistované reprodukce otěhotní často až na několikátý pokus. A to by se díky výzkumu brněnských vědců mohlo změnit.

Ohmataný vzorek

Na první pohled obvyklá laboratoř. Jen mikroskop vypadá poněkud jinak. Žádný okulár, u kterého by seděl vědec a sledoval vzorky. S trochou nadsázky se dá říci, že mikroskop atomárních sil nevyužívá ani tak zrak, jako spíše hmat.

"Vzorky doslova osahává, což je nejlepší způsob poznávání," vysvětluje Jan Přibyl. Díky tomu odhalí drobné deformace na hlavičce spermie, ale třeba i její změknutí.

Mikroskop atomárních sil skenuje povrch materiálu pomocí drobného hrotu zavěšeného na pružném výkyvném raménku. Jeho pozici vědci určují laserem a převádí ji do počítače. Na jedné ze dvou obrazovek tak postupně vzniká plastická podoba spermie.

"Je to přístroj s vůbec největší rozlišovací schopností," podotýká Jan Přibyl. Lze jít až na úroveň molekul. Mikroskop totiž pracuje s rozlišením menším než jeden nanometr (miliardtina metru). To brněnským výzkumníkům umožní poznat šampiona mezi spermiemi do nejmenších detailů.

A jak vypadá? "Spermie musí být symetrická. Sledujeme také správné uchycení bičíku. Rozhoduje o dobré pohyblivosti pohlavní buňky," přibližuje dosavadní výsledky Jan Přibyl.

sperms2
foto: MU Brno

Kromě hledání nejlepší spermie ovšem s kolegy také testuje, co všechno může mužským pohlavním buňkám škodit. Vystavuje je kyslíkovým radikálům, peroxidům nebo měnícím se teplotám a sleduje dopady.

"Jako nejhorší se ukázaly peroxidy. Jejich vlivem hlavička spermie úplně změkne," říká Jan Přibyl. Peroxidy vznikají metabolizací škodlivin, které se do lidského těla dostávají ze znečištěného prostředí, s některými léky nebo jako konzervanty a barviva v jídlech.

Dá se tedy předpokládat, že se muži z jejich působení hned tak nevymaní.

Závodní dráha pro spermie

"Chceme vyvinout umělou dělohu, kde bychom schopnosti spermií přímo testovali," plánuje docent Crha ve své pracovně v Centru asistované reprodukce. Podle něho to může trvat pouhých pár měsíců.

Oba týmy zatím spolupracují "na dálku", své síly ale spojí v připravovaném biotechnologickém centru CEITEC (Středoevropský technologický institut), které vyroste v brněnské čtvrti Bohunice a v kampusu Pod Palackého vrchem za peníze z evropských fondů. Evropská komise by měla jeho vznik definitivně potvrdit koncem roku.

"Podobný výzkum zatím ve světě nikdo nedělá. A já bych zdůraznil slovo zatím. Ve vědě stejně jako podnikání je čas hrozně důležitý. Když uspějeme jako první, získáme velké výhody, třeba i komerční. Pokud budeme třeba pátí, už to bude málo zajímavé," říká Přibylův kolega Jaroslav Koča.

Právě vznik centra CEITEC by podle jeho názoru brněnským vědcům k prvenství pomohl. "Zatím se zkoumání spermií věnujeme jen okrajově. V CEITEC budeme mít větší laboratoře a další speciální mikroskopy," těší se Jan Přibyl. Celkem má jeho tým získat tři.

Trubička nebo krabička?

"Dělohu si většina lidí představuje jako jakousi krabičku, ve které se vyvíjí zárodek. Jenže za běžných okolností je to dutina připomínající spíše prostor mezi listy v zavřené knize," vysvětluje Igor Crha.
S kolegy proto k jejímu napodobení využije tenkou skleněnou trubičku. Ta se stane vlastně jakousi závodní dráhou, kde spermie prokážou svou zdatnost na cestě k imaginárnímu vajíčku.

Teplota i chemické prostředí musí odpovídat situaci ve skutečné děloze.

A vědce rozhodně nečeká jednoduchý úkol. "Prostor vyplníme polymerem o specifické viskozitě, kyselosti a s potřebným obsahem hormonů, hlavně progesteronů," říká Jan Přibyl.

Všechno se musí co nejvíce blížit přirozeným poměrům, jinak se citlivé spermie vůbec nedají do pohybu. "Jedním z faktorů, který je pohání směrem k vajíčku, je například i rozdíl teplot. Cestou by měla vzrůst asi o 1,6 stupně Celsia," upozorňuje docent Crha.

Spermie, které popsaným závodištěm proběhnou jako první, by pak gynekologové mohli využívat při umělém oplodnění. "Zatím je to z etického hlediska nepřípustné. Ovšem s rostoucím počtem dětí, k jejichž početí pomohlo umělé oplození, se to zřejmě změní," doufá profesor Koča. Poznatky brněnských vědců tak mohou v budoucnu usnadnit případné rozhodování.

Aktualizováno: 19.9.2011

Doktor ve Vašem okolí