Nosorožci bílí severní (jinak též nosorožci tuponosí severní) jsou na samém pokraji vyhynutí – na světě přežívají pouze dvě samice tohoto druhu. Za použití metod umělé reprodukce ale teď vědci v laboratoři zcela poprvé vyvinuli hybridní embryo spojením semene ze samce bílého severního a vajíčka samice příbuzného nosorožce bílého jižního. U nosorožců jde vůbec o první případ, kdy bylo v laboratorních podmínkách dosaženo blastocysty, tedy raného stadia vývoje embrya.
Vědecký tým navíc dokázal vytvořit linii kmenových buněk z embrya nosorožců bílých jižních, které vykazují typické znaky embryonálních kmenových buněk. Tento vědecký pokrok, klíčový pro záchranu nosorožců bílých severních, byl ve středu 4. července publikován v prestižním vědeckém časopise Nature Communications.
„Jde o úplně první embrya nosorožců na světě, která byla vyvinuta v laboratoři. Existuje velká šance, že po jejich vložení do dělohy náhradní matky samice zabřezne,“ říká Thomas Hildebrandt, vedoucí oddělení Reprodukčního managementu Leibnizova institutu pro výzkum divokých a zoo zvířat (IZW) v Berlíně.
Mezinárodní skupina špičkových vědců dokázala úspěšně přenést techniky umělého oplodnění používané u koní a přizpůsobit je specifickým vlastnostem nosorožců, čímž otevřela cestu k záchraně nosorožců bílých severních. Nyní je nutné získat vajíčka z posledních dvou žijících samic nosorožce bílého severního. Po vytvoření embrya se náhradní matkou, která ho donosí, stane samice příbuzných nosorožců bílých jižních. Těch je na světě v porovnání s nosorožci bílými severními okolo 21 tisíc jedinců.
Embryo vyvinuté mimo tělo nosorožce
Za použití nedávno patentovaného, téměř dva metry dlouhého nástroje jsou vědci schopni opakovaně a bezpečně odebírat vajíčka (oocyty) ze samic nosorožců. Nástroj využívající ultrazvuk je vsunut do samice přes rektální oblast. Jakmile se na monitoru počítače propojeného s přístrojem objeví přítomnost folikulu, je aktivována tenká jehla, která projde do vaječníku a nasaje vajíčka z folikulu.
Vajíčka byla dosud získávána ze samic bílého jižního nosorožce v několika evropských zoologických zahradách včetně Dvora Králové a pak převážena do Avantey, světového lídra na poli asistované reprodukce pro velká zvířata v Itálii.
„V naší laboratoři se nám podařilo vyvinout metody potřebné k dozrání vajíček a jejich oplodnění vpravením semene mikrojehlou do cytoplazmy vajíčka (tzv. ICSI). Zatímco u skotu nebo koní fungují tyto metody už řadu let, u nosorožců jsme teprve nyní poprvé úspěšně dosáhli blastocystu, tedy raného stadia vývoje embrya,“ vysvětluje Cesare Galli z Avantey v italské Kremoně. Několik embryí je nyní zmrazeno a uchováno pro jejich budoucí vložení do náhradních matek.
„Pro oplodnění byly použity zmrazené vzorky semene z uhynulých samců bílých severních nosorožců. Následné úspěšné vytvoření hybridního embrya je zásadním krokem k narození prvního mláděte nosorožce bílého severního pomocí metod umělé reprodukce. Vlastně už v tuto chvíli pochází polovina genetických informací tohoto hybridního embrya z bílých severních nosorožců, což je úžasný úspěch,“ říká Přemysl Rabas, ředitel Safari Parku Dvůr Králové. Právě ve Dvoře Králové se obě poslední žijící samice narodily. V současné době žijí v keňské rezervaci Ol Pejeta, kam je Safari Park Dvůr Králové v roce 2009 převezl.
„Naše výsledky jsou velmi slibné. Nyní jsme připraveni odjet do Keni a odebrat z posledních dvou samic bílých severních nosorožců vajíčka, abychom mohli vytvořit čisté embryo. To vznikne spojením vajíčka a semene, tentokrát v obou případech z nosorožců bílých severních,“ dodává Thomas Hildebrandt.
Vědci dosud uskutečnili v Evropě více než dvacet cvičných odběrů vajíček ze samic nosorožce bílého jižního, z nichž vytvořili už víc embryí, než kolik je zmiňováno v právě zveřejněném článku v Nature Communications. Dnes odborníci pracují na vývoji metody pro vložení embrya do samice.
Spojení výzkumu kmenových buněk a asistované reprodukce
Na světě zbývají poslední dvě samice nosorožce bílého severního, tedy pouze dvě dárkyně vajíček. Vzorky samčího semene určeného k oplodnění těchto vajíček jsou dostupné pouze ze čtyř jedinců. To znamená, že pomocí metod asistované reprodukce jsou vědci sice schopni vyvinout nové mládě, ovšem samo o sobě by to zřejmě nestačilo k vytvoření životaschopné populace tak, aby byla zachována její dostatečná genetická rozmanitost.
- iPSC je uměle vytvořená kmenová buňka mající schopnost diferenciace, tedy přeměny na klasické tělní buňky, například nervové buňky, buňky srdečního svalu, nebo dokonce pohlavní buňky.
To je důvod, proč vědci zároveň s vývojem metod umělé reprodukce pracují na vytvoření pohlavních buněk (gamet) z kmenových buněk.
„V budoucnu chceme vytvořit tzv. primordiální zárodečné buňky z tzv. indukovaných pluripotentních kmenových buněk získaných z tělních buněk nosorožců bílých severních, které byly uchovány už v minulosti. Druhým krokem je přeměna těchto zárodečných buněk na pohlavní buňky – vajíčko a spermii,“ vysvětlují náročný postup výzkumu kmenových buněk experti Sebastian Diecke z Centra Maxe Delbrücka pro molekulární medicínu pod Helmholtzovou asociací (MDC) v Berlíně a Katsuhiko Hayashi z Oddělení biologie a medicíny kmenových buněk na Univerzitě Kyushu v Japonsku. Tento postup by tak výrazně rozšířil genetickou variabilitu případné budoucí populace nosorožců bílých severních.
Kombinace výzkumu kmenových buněk s nově vyvinutou technologií umělého oplodnění poskytuje cestu, jak zachránit kriticky ohrožené druhy savců, nejen nosorožců, jejichž populace se zmenšila natolik, že není možné zachování její genetické variability přirozeným způsobem.
„Pluripotentní kmenové buňky mají schopnost se samy neustále obnovovat a vyvinout se v jakoukoli jinou buňku v žijícím organismu. My v Avantee už umíme získávat embryonální kmenové buňky příbuzných nosorožců bílých jižních obsahující všechny vlastnosti nediferencované buňky s vysokou schopností se diferencovat, tedy vyvinout se v jakoukoli tělní buňku,“ přibližuje Cesare Galli.
Linie embryonálních kmenových buněk získané v rámci právě publikovaného výzkumu byly v současné době převezeny do laboratoře Sebastiana Dieckeho, kde přispějí k diferenciaci indukovaných pluripotentních kmenových buněk v zárodečné buňky, případně v reprodukční buňky (gamety).
Závod s časem aneb každá podpora pomáhá
Nosorožci bílí severní jsou nejohroženějšími savci planety. Veškeré snahy o jejich záchranu byly mařeny působením člověka, jako je pytláctví či úbytek přirozeného prostředí. To vše vyústilo v pokles populace z přibližně dvou tisíc jedinců v roce 1960 na dva jedince, samice, které dnes žijí v Keni. V březnu 2018 uhynul vlivem stáří úplně poslední samec tohoto druhu – Sudán.
„Tento výzkum je naprosto průlomový. Jsme svědky vývoje metod, díky kterým můžeme pomoci aspoň trochu vyrovnat negativní dopady lidské činnosti na přírodu. Jsme velmi vděční všem, kteří nám přispívají, a pomáhají nám tak vyhrát tento závod s časem. Doufáme rovněž, že současný pokrok ve výzkumu přesvědčí jak více lidí, tak veřejných institucí, že právě toto je cesta, která si zaslouží jejich podporu,“ říká Steven Seet, vedoucí PR oddělení IZW.
