Kryokonzervace: historie a etická problematika skladování embryí

Súhrn

Článek pojednává o metodě kryokonzervace. Popisuje podstatu této metody, její historii a etické problémy, které mohou vzniknout při jejím použití v asistované reprodukci.

Klíčová slova:
kryokonzervace – etické problémy – historie – lidské embryo

ÚVOD

Kryokonzervace je metoda, která umožňuje uchovávat živé buňky a tkáně pro pozdější potřebu za použití velmi nízkých teplot. Tato metoda má široké použití nejen v rostlinné a živočišné výrobě, ale samozřejmě také v humánní medicíně. Kromě oboru reprodukční medicíny, v němž je řešena problematika lidské neplodnosti, je kryokonzervace využívána i v dalších klinických oborech. Používá se například všude tam, kde se lékaři zabývají transplantacemi tkání; tj. na ortopedicko-traumatologických odděleních, chirurgických odděleních a dále v onkologii, v hematologii a dalších. Následující přehledový článek je rozdělen do několika částí. V první z nich je vysvětlen pojem kryokonzervace, ve druhé je popsaná více než třistaletá historie této metody ve světě a ve třetí části je pojednáno o historii kryokonzervace na území našeho státu. Ve čtvrté části textu jsou zmíněny hlavní etické problémy, které vznikají při používání kryokonzervace v asistované reprodukci.

VYSVĚTLENÍ POJMU KRYOKONZERVACE

Kryokonzervace rovněž označovaná jako kryoprezervace (termín převzatý z angličtiny) se zabývá uchováváním buněk nebo tkání při velmi nízkých teplotách. Teplota, při které jsou uchovávány buňky a tkáně, se pohybuje hluboko pod bodem mrazu. Tato teplota dosahuje – 196 °C, což je bod varu tekutého dusíku. Ačkoliv může na první pohled vypadat tato metoda velice jednoduše, má mnoho úskalí. Živé buňky mohou být zničeny v průběhu zamrazování nejen extra- nebo intracelulárními krystaly, ale také dehydratací. Krystaly vody, jež ohrožují buňky, vznikají v průběhu ochlazování. Velké množství krystalů může narušit membránu buňky, a tím zapříčinit její smrt. S malým množstvím krystalů v extracelulárním prostoru se organismus, resp. buňka může ještě vyrovnat, přítomnost těchto formací v intracelulárním prostoru však vede jednoznačně ke smrti. Těmto problémům lze úspěšně předcházet, pokud je v průběhu kryokonzervace použita některá z kryoprotektivních technik. Tyto techniky mohou být použity samostatně nebo ve vzájemné kombinaci. Kryoprotektivně působí například určité chemické roztoky, jako je glycerol nebo dimetylsulfát. Dalšími postupy, které napomáhají úspěšnému zamrazení tkání, je metoda pomalého ochlazování – tzv. slow freezing, při níž dochází k postupnému snižování teploty tkání či buněk o půl až jeden stupeň za minutu na –35 až –45 °C. Proces zamrazování v tomto případě probíhá zhruba tři hodiny. K použití tohoto postupu je potřeba technický přístroj a další pomůcky. Jiným kryoprotektivním postupem je vitrifikace, při němž k zmrazení tkání dochází mnohem rychleji (řádově v minutách) a není potřeba složitých technických pomůcek či přístrojů, pouze nádoba s tekutým dusíkem. Vitrifikace má srovnatelné protektivní účinky jako metoda pomalého zmrazování (1).

HISTORIE KRYOKONZERVACE

Počátky kryokonzervace sahají hluboko do minulosti. Úplně první zmínky o zkoumání účinků chladu na živé organismy lze objevit již v 17. století, kdy v Anglii žil a působil význačný vědec jménem Robert Boyle. Tento Angličan se věnoval fyzice, chemii, přírodní filozofii a teologii a v průběhu svého života vydal řadu knih, ve kterých představil a vymezil mimo jiné i pojmy, jako je prvek, sloučenina a směs, čímž se stal zakladatelem moderní chemie. V polovině šedesátých let 17. století, kdy R. Boyle pobýval v Oxfordu, napsal několik spisů, mezi nimi také spis nesoucí název „New Experiments and Observations touching Cold“ (2), který je důkazem toho, že účinky chladu na živé organismy zajímaly vědce již před více než 300 lety. Dalším britským vědcem, jehož zajímala problematika chladu a živých organismů, byl Michael Foster, který žil ve druhé polovině 19. století. Foster byl zaujat zejména hledáním hranice mezi hypotermií organismu a jeho zmrazením. Cílem jeho experimentů bylo najít způsob, jak organismus po kryokonzervaci opět přivést k životu (3).

Michael Foster ve své práci navazoval na mnoho jiných kolegů, kteří žili dříve než on. Například na italského vědce Lazzara Spallanzaniho, který se zabýval mimo jiné i zkoumáním vlivu chladu na spermie a možnosti jejich následného ohřátí. L. Spallanzani žil koncem 18. století a jeho práce se stala podkladem pro vědeckou činnost dalších badatelů, např. Louise Pasteura (4).

Moderní základy kryokonzervace byly položeny těsně po 2. světové válce anglickými vědci C. Polgem, A. U. Smithem a A. S. Parkesem, kteří našli způsob jak docílit přežití kohoutích spermií teplotou –70 °C. Jejich objev spočíval v naprosté náhodě, kdy v roce 1948 objevili protektivní účinky glycerolu na živé buňky. K průlomovému objevu došlo záměnou lahviček s roztoky v lednici (5).

Počátkem padesátých let 20. století došlo k prvním pokusům zmrazit lidské spermie. V americkém státě Iowa Jerome K. Sherman úspěšně zamrazil a rozmrazil lidské spermie a stal se zakladatelem první spermabanky na světě, a to v roce 1953. V témže roce bylo zaznamenáno první úspěšné těhotenství po použití zmrazeného mužského spermatu dárce, pomocí techniky inseminace (6). Historie inseminace má rovněž dlouhou tradici sahající až do 18. století, není však předmětem tohoto článku. Více informací lze najít například v textu Diane Fitzapatrick, nebo v textu s názvem „The History of Arteficial Insemination: Selected notes and notables“, jehož autorem je americký vědec R. H. Foote (7).

Dalším důležitým mezníkem v historii kryokonzervace byl rok 1964, ve kterém byl vymyšlen a začal se používat termín kryobiologie. Ve stejném roce byla také založena „The Society for Cryobiology“, jež sdružuje fyziky, biology a lékaře (8). Tato společnost existuje a pracuje do současnosti. Jejím záměrem je podporovat a propagovat výzkum v oblasti zkoumání účinků velmi nízkých teplot na živé organismy. Vývoj kryokonzervace souvisí do značné míry s vývojem dalších technik asistované reprodukce. Na počátku sedmdesátých let 20. století se podařilo dvěma britským vědcům Ianu Wilmutovi a D. G. Whittingovi úspěšně zamrazit myší embrya. Oba zmiňovaní Britové jsou velmi úspěšní embryologové. Ian Wilmut proslul mimo jiné i tím, že se v roce 1973 díky jeho práci narodilo první tele ze zmraženého spermatu jménem Frosty. A v roce 1996 poprvé v historii úspěšně naklonoval savce – ovci jménem Dolly.

V roce 1978 se narodilo první dítě „ze zkumavky“ – Angličanka Luisa Brownová. Další poznatky v oblasti reprodukční medicíny ukázaly, kam by se měl ubírat vývoj v oblasti kryokonzervace. Bylo zřejmé, že schopnost úspěšně zmrazit a použít lidské embryo k transferu do dělohy je velká výzva, která by pomohla mnoha bezdětným párům, jež mají problém s neplodností. O 5 let později – v roce 1983 australský vědec A. Trounson a jeho kolega L. Mohr oznámili první úspěšnou graviditu po použití zmrazeného lidského embrya, jež bylo kryokonzervováno 8 dní po oplození (9).

V roce 1986 další australský vědec Ch. Chen oznámil úspěšné zmrazení lidských oocytů, po jejichž rozmrazení, oplození a transferu do dělohy následovala úspěšná gravidita a porod dvojčat. Další vývoj v oblasti kryokonzervace v souvislosti s asistovanou reprodukcí se ubíral a ubírá směrem k ranějším stadiím embrya, které bude zmrazeno.

HISTORIE KRYOKONZERVACE V ČESKÉ REPUBLICE

Počátky metody kryokonzervace v tehdejší Československé socialistické republice velice úzce souvisí s existencí Tkáňové ústředny, jež byla založena roku 1952 Rudolfem Klenem v Hradci Králové. Jak lze z textu Pavla Měřičky zjistit, byla to na tehdejší dobu velmi pokroková událost v celosvětovém měřítku, neboť v té době jediná tkáňová banka fungovala jako tajný projekt válečného námořnictva ve Spojených státech amerických. Informace o její existenci však byly zveřejněny až koncem padesátých let. Cílem činnosti hradecké tkáňové banky bylo odebírání tkání od žijících i zemřelých dárců, jejich konzervace, skladování a distribuce. Měla za úkol nahradit do té doby běžné monobanky, jež byly součástí jednotlivých pracovišť, které se zabývaly transplantací. S postupem vývoje nových konzervačních metod ve světě začali i v Tkáňové bance upřednostňovat konzervaci nízkými teplotami před konzervací chemickou (10). Účinkům nízkých teplot na živé tkáně se věnovali i vědci z dalších pracovišť, např. z Oddělení experimentální biologie a genetiky Biologického ústavu Československé akademie věd (dále ČSAV) v Praze pod vedením Milana Haška, které vzniklo v roce 1953. Toto pracoviště se v roce 1962 přeměnilo v Ústav experimentální biologie a genetiky ČSAV a v roce 1964 začalo spolupracovat s Institutem klinické a experimentální medicíny v Praze při rozvoji transplantací. Milan Hašek – spoluobjevitel imunologické tolerance – byl ředitelem tohoto ústavu až do roku 1970. Z tohoto pracoviště vznikl v roce 1977 Ústav molekulární genetiky Akademie věd ČR, který se v současnosti nachází v pražské Krči. Jeho současný ředitel Václav Hořejší označuje období, kdy byl ústav pod vedením M. Haška za nejslavnější epochu ústavu – „dobu, kdy se zrodila československá imunogenetická škola“. Toto úspěšné období, kdy byl Milan Hašek blízko Nobelově ceně, ukončila srpnová invaze spojeneckých vojsk v roce 1968, po níž mnoho odborníků emigrovalo, M. Hašek byl zbaven vedení ústavu, a jak píše Václav Hořejší: „byly drasticky omezeny zahraniční kontakty“ (11).

Pro kryokonzervaci a další metody uchovávání tkání a buněk pomocí nízkých teplot a jejich rozvoj je nezbytné technické vybavení. V šedesátých letech vyrábělo biologické kontejnery pro nízkoteplotní konzervaci pouze několik desítek firem na světě, zejména na západ od československých hranic. Mezi tyto firmy patřila americká firma Union Carbide, jejíž pobočka v Hamburku měla za úkol zásobovat evropský trh. Dále to byla britská firma British Oxygen a francouzská firma L’Air LiQuides. Vzhledem k tehdejší orientaci politiky našeho státu bylo pro československé vědce obtížné získat technické vybavení těchto firem. Bylo nutné hledat domácí výrobce. Jedním z nich se stal podnik Ferox Děčín, který vznikl v roce 1941 a po 2. světové válce byl začleněn do koncernu Škoda. Tento podnik od roku 1966 vyráběl biologické kontejnery pro potřeby kryobiologického skladování a přepravy. V současné době působí pod jménem Chart Ferox v rámci německé společnosti Gofa, která se zabývá návrhy, výrobou a servisem kryogenních mobilních zařízení na evropském trhu (12).

Účinkům nízkých teplot se věnovali nejen odborníci z humánní medicíny, ale i odborníci z rostlinné a živočišné produkce a výzkumu. V roce 1969 všichni, kteří se věnovali zmíněné problematice, vytvořili na návrh profesora Klena „Sekci pro biologii nízkých teplot“ v České biologické společnosti, jež existuje do dnešní doby. Sdružuje zhruba 70 členů a spolupracuje s anglickou The Society for Cryobiology (13).

Důležitý mezník ve vývoji kryokonzervace v Československu souvisel stejně jako ve světě s rozvojem dalších metod asistované reprodukce. První dítě, které bylo počato metodou in vitro (dále IVF), se v Československu narodilo v roce 1982 v Brně, 4 roky po světovém prvenství a jako první v zemích „ bývalého východního bloku“ (14). Tento úspěch a počátky léčby neplodnosti jsou v Československu spjaty se jménem profesora L. Pilky z Gynekologicko-porodnické kliniky a profesora M. Dvořáka, přednosty Katedry histologie a embryologie Lékařská fakulty Masarykovy Univerzity v Brně. Je nutné podotknout, že léčba neplodnosti žen nebyla na našem území ve svých začátcích snadnou záležitostí, a to z důvodu nedostatku kvalitních hormonálních přípravků na jedné straně a nedostatečném technologickém vybavení embryologických laboratoří na straně druhé.

Vývoj metody kryokonzervace v našem státě do značné míry kopíroval světový, jen s malým zpožděním. To znamená, že po úspěšné graviditě prvního dítěte „ze zkumavky“ byl zahájen program kryokonzervace embryí. Stalo se tak v roce 1992 ve Fakultní nemocnici v Brně. O rok později se v České republice narodilo první dítě ze zmrazeného embrya. Bylo jím zdravé děvčátko a na svět přišlo v Ústavu pro matku a dítě v pražském Podolí (15). Kryokonzervace může embrya poškodit, proto bylo nutné hledat postupy, mrazení co možná nejšetrnější k lidským zárodkům. Zatímco v devadesátých letech se využívala zejména metoda pomalého mrazení embryí tzv. slow freezing, později se používala metoda vitrifikace, při níž se embrya vkládala do tekutého dusíku, a proces mrazení byl velmi rychlý. Tento postup má za následek, že se netvoří ledové krystalky uvnitř buněk, které by ji mohly ohrozit zničením. V současnosti se využívají další techniky – tzv. supercooling, které jsou pro lidské zárodky mnohem bezpečnější. Je to z toho důvodu, že při nich embryo nepřichází vůbec do styku s dusíkem. Na rozdíl od metody pomalého zmrazování, při němž se úspěšnost gravidity po rozmrazení pohybovala okolo 35 %, při „supercoolingu“ se úspěšnost pohybuje až okolo 55 % (16).

Vzhledem k etickým problémům souvisejícím s kryokonzervací embryí, o nichž je více napsáno v poslední části textu, také v České republice se snažili odborníci o graviditu, při níž by byly užity zmrazené oocyty. To se poprvé podařilo v pražském centru pro léčbu neplodnosti Pronatal v roce 2003. Kolektiv lékařů pod vedením doc. Tonka Mardešiće oznámil narození zdravého chlapce, jež byl počat metodou IVF za použití kryokonzervovaného oocytu (17).

ETICKÉ PROBLÉMY VZNIKAJÍCÍ V SOUVISLOSTI S KRYOKONZERVACÍ

Etické problémy, které jsou spojeny s metodou kryokonzervace, souvisejí zejména s jejím využitím v reprodukční medicíně. Jedním z okruhů etických problémů, které souvisejí s kryokonzervací gamet, je problematika jejich dárcovství. Možností darovat genetický materiál dochází k posunutí významu biologická matka. Ještě v nedávné době jsme mohli rozlišovat pouze matku biologickou a adoptivní. V současné době díky rozvoji medicíny v oblasti asistované reprodukce termín biologická matka nemusí znamenat, že matka dítě porodila, ale to, že jen poskytla genetický materiál. Ačkoliv je podle české legislativy matkou žena, která dítě porodila, může nastat a pravděpodobně i nastává situace, o níž píše M. Vácha: „V moderním světě tak existují tři matky: matka biologická (ta, která věnuje geny), matka gestační (ta, která je s dítětem těhotná) a matka sociální (ta, která dítě vychovává). V idealizovaném případě je to jedna žena, v realitě to mohou býti ženy tři“ (18).

Neméně závažnou problematikou v oblasti dárcovství je otázka: čí právo má být upřednostněno? Zda právo dítěte znát biologického rodiče, nebo právo dárce na anonymitu. Zákon č. 373/2011 Sb., o specifických zdravotních službách, který vstoupil v platnost v dubnu 2012, zaručuje anonymitu dárcům. V témže roce však přijala česká vláda Národní strategii ochrany práv dětí „Právo na dětství“, z níž vyplývá právo dítěte znát biologické rodiče. Odborníci na léčbu neplodnosti se shodují na tom, že v případě upřednostnění práva dítěte před právem dárce by byly značně omezeny možnosti pomoci neplodným párům, neboť by došlo pravděpodobně k likvidaci dárcovského programu, tak jak se to stalo v jiných zemích, např. ve Švédsku (14).

Mnoho etických problémů dotýkajících se kryokonzervovaných embryí, zejména těch nadpočetných se vztahuje k otázce: Co je lidský zárodek? Je to shluk buněk nebo lidská bytost nebo dokonce lidská osoba? Důvodem proč hledat odpovědi na tyto otázky je skutečnost, že lidé vytvářejí lidská embrya a nevědí, jak s nimi nakládat poté, co byla uspokojena touha neplodného páru po dítěti. Můžeme na embryích provádět výzkum nebo je dokonce zlikvidovat? Někteří zastánci možnosti výzkumu na embryích či jejich likvidaci argumentují, že embryo je pouhým shlukem buněk. Marek Vácha však kontruje, že „i dospělý jedinec je shlukem buněk. Tak jaký je mezi nimi rozdíl?“ (19).

Lidskou bytostí je lidské embryo od okamžiku početí až po smrt. Osobou se embryo stává okamžikem přiznání práv. V současnosti existují tři různé názory na to, od jakého okamžiku je embryo lidskou osobou. Prvním z nich je ontologický personalismus, jehož zastánci přiznávají všechna lidská práva jedinci od okamžiku početí. Příznivci druhého názorového směru – empirického funkcionalismu – tvrdí, že embryo je lidská bytost, která je odlišná od lidské osoby. Tato bytost se možná vyvine v lidskou osobu se všemi právy. Ale možná také ne. Třetím úhlem pohledu je gradualismus, jehož zastánci tvrdí, že práva zárodku lineárně rostou s jeho vývojem. To znamená, že zygota má nulová práva, zatímco novorozenec stoprocentní (19).

Rovněž David Černý tvrdí a filozofickou argumentací dokládá, že: „lidské embryo představuje plnohodnotného individuálního člena lidského druhu, od svého vzniku až do smrti; je osobou obdařenou základními lidskými právy, a mělo by se k němu tak přistupovat.“ Tímto zdůvodňuje nemorálnost nejen umělých potratů, ale i výzkumu na embryích (20).

Dalším odborníkem, který se snaží o definici statusu lidského embrya je Pascal Ide, který ve své monografii předkládá argumenty pro i proti tvrzení, že embryo je lidskou osobou a konstatuje, že: „…otázka statusu embrya uniká všem racionálním způsobům rozpravy.“ Rovněž připomíná, že při hledání odpovědi nelze vystačit pouze s biologickým výkladem, ale odpovědi na otázku Co je lidské embryo?, musíme hledat i ve filozofii a zároveň nesmíme opomíjet ani duchovní rozměr problému (9).

Z pohledu filozofie se statusem lidské osoby, a tím i její důstojností zabývá rakouský filozof K. P. Liessmann, z jehož textu mimo jiné vyplývá, že pojem lidské důstojnosti není spjat s absolutně chápanou „posvátností života“ přesněji: „…neporušitelná důstojnost člověka neznamená ve všech případech jeho neomezené právo na život.(…) Zda a nakolik přiznáme lidskému životu (…) ochranu důstojnosti, není možná jen otázka více či méně jemné filozofické a etické argumentace, nýbrž i otázkou, která pojetí lidského života skutečně chceme. Tím se ale tato otázka stává i ve značné míře otázkou politiky, nebo slovy Nietzscheho, otázkou moci“ (21). Z Lissmannova textu je patrné, že patrně nelze nalézt jednoznačnou odpověď na otázku: Kdo nebo co je lidské embryo, napříč celou společností.

Další etické problémy v asistované reprodukci vznikají např. v souvislosti s mikromanipulačními technikami, redukcí počtu plodů, surrogátním mateřstvím. Podrobnější rozbor této problematiky je tématem pro samostatný článek.

ZÁVĚR

Před více než 300 lety, kdy byly popsány první pokusy účinku chladu na živé organismy, málokdo tušil, že bude možné pomocí nízkých teplot uchovávat i lidské gamety a dokonce lidské zárodky. Na vývoji kryokonzervace se podílelo mnoho význačných vědců. Je zajímavé, že v moderních dějinách vývoje této metody drželi čeští vědci a lékaři krok s nejnovějšími poznatky ve světě, ačkoliv jejich vědecká činnost byla mnohdy komplikována nedostatkem technologií a přístrojového vybavení. Není pochyb o tom, že vývoj bude nadále pokračovat. Je však nutné mít neustále na zřeteli při vývoji každé nové metody nebo zdokonalování těch stávajících morální principy, a to zejména tam, kde se střetává věda a výzkum na jedné straně a hodnota, práva a důstojnost člověka na straně druhé.

Seznam použitých zkratek

IVF in vitro fertilizace

Konflikt zájmů: žádný.

ADRESA PRO KORESPONDENCI:

Mgr. Markéta Zajíčková

Univerzita Karlova v Praze, Fakulta humanitních studií

Smetanova 764, 280 02 Kolín IV

e-mail: marketazajickova@centrum.cz