Každé vajíčko si zaslouží nejlepší spermii. Česká vědkyně našla způsob, jak ji poznat. A radí, čemu by se muži měli vyhnout

Množství i kvalita spermií se setrvale zhoršují. Na rozdíl od žen ale muži nemají pravidelné preventivní kontroly zaměřené na reprodukční zdraví. Na problém se proto často přijde až ve chvíli, kdy se pár začne snažit o dítě. Reprodukční bioložka Kateřina Komrsková říká, že v takové chvíli už je prostor pro řešení výrazně menší. Ve svém výzkumu se zaměřila na to, jak mezi spermiemi vybrat ty kvalitnější. Její tým zkoumá mimo jiné protein CD46, který se nachází v akrozomu, tedy „čepičce“ spermie. Výzkum vedl k metodám, které umožňují kvalitu spermií hodnotit a poškozené od zdravých oddělit. Komrsková následně založila spin-off Molecule 46 a chce technologii využít nejen v centrech asistované reprodukce, ale také při domácím testování mužské plodnosti a v reprodukci hospodářských či ohrožených zvířat. V rozhovoru vysvětluje, co s mužskou plodností může udělat životní prostředí a životní styl, proč zmrazení spermií či vajíček není univerzální pojistkou proti biologickému stárnutí a kde podle ní končí možnosti medicíny a začíná nebezpečná představa „designovaného“ dítěte.

Jako reprodukční bioložka se celý profesní život věnujete výzkumu spermií. Čím vás ještě dokážou překvapit?

Pořád vším. Jsou to unikátní buňky a každá se může chovat trochu jinak. Liší se tvarem, velikostí hlavičky, délkou bičíku i pohyblivostí. Nejen mezi jednotlivými muži, ale i v rámci jednoho ejakulátu. To, co vidíme pod mikroskopem, jak spermie vypadají, však ukazuje jen malou část příběhu. Mnohem víc se odehrává uvnitř spermie a je v tom ještě hodně neprobádaného. Jaké jsou molekulární mechanismy, jak spolu komunikují proteiny nebo co všechno může vést k poškození DNA. Podobně jako jinde ve vědě platí, že čím víc toho objevujeme, tím víc otázek přibývá.

Proč jste se před lety vydala tímhle směrem?

Na reprodukční biologii mě nejvíc lákalo propojení vědy s klinickou praxí. Už v době mých studií bylo zřejmé, že neplodnost bude narůstající problém. Podle Světové zdravotnické organizace se s ní během reprodukčního života potýká každý šestý člověk, v některých zemích už každý pátý. To číslo se zvyšuje, hledat řešení je potřeba. Výzkum může přinést nové přístupy, jak vybírat kvalitní pohlavní buňky, lépe porozumět tomu, jak spolu spermie a vajíčko komunikují.

Jak dokážeme poznat kvalitní spermie a oddělit je od těch nekvalitních?

Používá se několik metod, ale většinou se hodnotí jen jeden parametr. Sleduje se tvar hlavičky, pohyblivost nebo kvalita DNA. Pohyblivost je zásadní, bez ní spermie k vajíčku nedoputuje. Ale sama o sobě už nezaručí, že pronikne obalem vajíčka a skutečně ho oplodní. DNA by měla být co nejkompaktnější a bez poškození, aby spermie přinesla vajíčku kvalitní genetický materiál. Podle DNA však nelze jednoduše oddělit spermie na kvalitní a nekvalitní. Když je označíme, spermie tím zničíme.

Vy jste se při výzkumu tedy vydali trochu jinou cestou. Na co jste se zaměřili?

Sledujeme akrozom, tedy „čepičku“ na hlavičce spermie. Zkoumáme, zda je nepoškozený. Obsahuje totiž enzymy, které spermii umožní proniknout obalem vajíčka. Hledáme tedy spermie, které by pravděpodobně nejvíce uspěly i v přirozeném oplození.

Při intracytoplazmatické injekci spermie, neboli ISCI, což je nejpoužívanější metoda v asistované reprodukci, se spermie vpichuje přímo do vajíčka. Lékař jí s pomocí tenké skleněné kapiláry pomůže dovnitř. Proč je tedy akrozom důležitý i při umělém oplodnění?

Všechno je vzájemně propojené. Zjistili jsme, že spermie s neporušeným akrozomem mají zároveň kvalitnější DNA i lepší pohyblivost. Pokud při asistované reprodukci použijeme spermii, která má neporušený akrozom, zvýšíme pravděpodobnost spojení gamet, oplození a následně i kvalitního vývoje embrya.

Jak to funguje v praxi?

Když jsme zkoumali, jak akrozom funguje, objevili jsme protein CD46. U zdravé spermie je ukrytý uvnitř akrozomu, u poškozené se objeví na povrchu. Pomocí protilátky tak poškozené spermie označíme, diagnostikujeme a díky magnetickým částicím je umíme i odstranit. Výsledkem je metoda, která nejen přesně určí podíl spermií neschopných přirozeného oplodnění, ale zároveň je dokáže ze vzorku odfiltrovat.

Proč jste vůbec začali hledat jiný způsob, jak při oplodnění vybrat kvalitnější spermii?

Vědecká i lékařská komunita si uvědomují, že nové metody jsou zásadní. Nemůžeme zůstat u toho, že spermii vybereme například podle pohyblivosti, injikujeme ji do vajíčka a nakonec máme jen 33 procent šanci na úspěch. Uvědomte si, čím vším musí pár při asistované reprodukci projít. Jsou za tím cykly hormonální stimulace, měsíce očekávání, stresu a frustrace. Ne každé vajíčko je navíc kvalitní. Každé si proto podle mě zaslouží být oplodněno tou nejlepší, biologicky kompatibilní spermií.

Kolik spermií bývá poškozených a co to ovlivňuje?

Podíl se v každém ejakulátu liší a souvisí s celkovým stavem organismu. Kvalita spermií přirozeně kolísá. Ze dne na den i z měsíce na měsíc. Ovlivňuje ji životní styl, prostředí i onemocnění. Vysoká horečka, například při chřipce nebo covidu, může kvalitu spermií významně snížit, a to nejen jejich pohyblivost, ale i akrozom. Tudíž klesá schopnost oplodnit vajíčko.

Je takové zhoršení vratné?

Reprodukční cyklus muže trvá zhruba tři měsíce. Každý nový cyklus může odrážet podmínky, kterým byl organismus vystaven. Pokud nejde o závažný zdravotní problém nebo nevratné poškození reprodukčního zdraví, může se kvalita spermií znovu zlepšit.

Prudký pokles porodnosti se v Česku i dalších zemích datuje od pandemie covidu. Může to spolu nějak souviset?

Často se to řeší na konferencích, ale nelze jednoznačně říct, že by stál covid za růstem neplodnosti. Data sice ukazují pokles porodnosti v době covidu, ale ten může mít řadu příčin. Když se zaměříme na jeden faktor, můžeme získat jasná data, ale nepostihneme celou komplexitu problému. Podobně bychom mohli sledovat vliv chřipky, vyhřívaných sedaček v autě nebo suplementy různých podpůrných preparátů ve fitcentrech a jejich vliv na mužskou plodnost. Každopádně víme, že kvalita a množství spermií dlouhodobě klesají. Za posledních 20 let jde o pokles o 50 až 60 procent.

Je nějaká možnost, jak tento trend zvrátit?

Hlavní šancí je prevence. Pravidelná kontrola reprodukčního zdraví, zejména u mužů, v současné době chybí, a to celosvětově. Existuje sice specializovaný lékařský obor, andrologie, který se zabývá funkcí, onemocněními a léčbou mužského reprodukčního systému a zdraví. Ale neexistují pravidelné andrologické prohlídky, jaké známe z gynekologie. Na problém s mužskou neplodností se tedy často přijde až ve chvíli, kdy se pár snaží založit rodinu. Jenže to bývá pozdě. Pokles kvality spermií přitom obvykle není náhlý, ale postupný. Kdyby se už na začátku zjistilo, že parametry spermií nejsou optimální, dalo by se s tím něco dělat. V současnosti je přitom téměř 60 procent případů neplodnosti na straně muže.

V minulosti se neplodnost často vnímala především jako problém ženy?

Ano, i proto je vědecké i klinické řešení ženské neplodnosti mnohem dál, medicína se na něj dlouho soustřeďovala. Bylo to tak i společensky dané. Teď už neplodnost u mužů není takové tabu. Mladší generace o ní mluví otevřeněji, někteří studenti se hlásí, že „jsou“ z asistované reprodukce, a zjišťují, jak se to může projevit na jejich reprodukčním zdraví.

To mě vede k otázce, zda je neplodnost dědičná, nebo zda mají větší vliv životní podmínky.

Záleží na příčině. Většina případů je získaná během života. U některých genetických onemocnění, která vedou k neplodnosti nebo problémům s embryonálním vývojem, příčinu známe a lze ji diagnostikovat. U mužů je ale velký podíl neplodnosti idiopatický, tedy že nemoc vznikla z neznámých příčin nebo sama od sebe. Běžně se uvádí, že se tento podíl pohybuje mezi 60 a 80 procenty, jedna německá metaanalýza dokonce uvádí, že je vyšší než 90 procent. Odborně mluvíme o neplodnosti způsobené ovlivnitelnými faktory, tedy například vlivem životního prostředí a environmentálních toxinů. Mezi nimi jsou třeba endokrinní disruptory, cizorodé látky, které se nacházejí například v některých plastových obalech, pesticidech nebo i kosmetických a hygienických přípravcích. Problémem mohou být i stopová množství hormonů z antikoncepce, která se dostávají do vody. U mužů navíc hraje roli sedavý způsob života nebo dlouhodobé používání počítače na klíně.

Proč?

Varlata potřebují pro tvorbu kvalitních spermií teplotu zhruba o dva stupně nižší, než je teplota těla. Proto jsou umístěna mimo tělo. Nejde o náhodu, stejný princip najdeme i u dalších savců.

Měli by muži chodit preventivně k andrologovi?

Zatímco u žen se sleduje ovulace, pravidelnost cyklu nebo zásoba vajíček ve vaječnících, u mužů se nic podobného směrem k jejich reprodukci běžně nedělá. Přitom by dávalo smysl pravidelně kontrolovat spermatogenezi, tedy proces tvorby spermií. Nestačí přitom jen klasický spermiogram, který hodnotí počet, pohyblivost a tvar spermií. Měly by se sledovat i jejich funkční parametry, protože se stále více ukazuje, že s plodností výrazně souvisejí.

V Molecule 46 to celé chcete usnadnit. Muži by se měli sami diagnostikovat doma. Jak jste s tím daleko?

Máme tři hlavní byznysové linie. První je diagnostika poškozených spermií a jejich následná separace, je určena centrům asistované reprodukce. Druhou jsou domácí testovací sady pro pravidelnou a včasnou kontrolu reprodukčního zdraví. Třetí linie se týká zvířat. Kvalita reprodukce výrazně kolísá i u plemenných zvířat, například býků a kanců. Spolupracujeme také na projektech zaměřených na ohrožené druhy zvířat, kde je reprodukční potenciál kvůli malé genetické základně omezený. U hospodářských zvířat už máme první zákazníky a prodeje, protože nepotřebujeme složitou certifikaci jako u člověka. Klienti jsou zatím z Česka, ale míříme do celého světa.

Funguje tedy mechanismus kolem proteinu CD46 stejně u lidí i zvířat?

Mechanismus je podobný nebo shodný, ale u každého druhu je sekvence proteinu CD46 odlišná. Proto potřebujeme protilátku specifickou pro daný druh. Nestačí tatáž pro člověka, skot, prasata nebo třeba ptáky. Pro každý druh se musí optimalizovat také koncentrace, vazba na částice i doba inkubace spermií. A jiné jsou i samotné sady. Embryolog v centru asistované reprodukce pracuje v úplně jiném prostředí než inseminační stanice, která pravidelně kontroluje kvalitu spermatu hospodářských zvířat.

Neplodnost u mužů bývala dříve tabu. „I proto je vědecké i klinické řešení ženské neplodnosti mnohem dál, medicína se na něj dlouho soustřeďovala. Bylo to tak i společensky dané,“ říká Kateřina Komrsková. Teď se ale situace mění.

Foto: HN - Lukáš Bíba

Prostředky pro lidi budou muset projít certifikací. Co je na ní nejtěžší a jak dlouho může trvat?

Vstupujeme do regulatorního procesu u diagnostické sady pro hodnocení kvality spermií muže. S určitým odstupem budeme certifikovat separační zařízení, to bude o něco náročnější. Míříme na globální trh, proto si necháváme regulatorní strategii zpracovat od jedné australské společnosti, která zastřešuje celý svět. Klinické zkoušky chceme dělat hlavně v Česku ve spolupráci s Fakultní nemocnicí Brno, část pravděpodobně outsourcujeme do Austrálie a dalších zemí. Před námi je zhruba 12 až 18 měsíců práce na certifikaci. Budeme ji postupovat v různých zemích nebo regionech souběžně, nejrychlejší proces bude dle našich informací v Japonsku a na Blízkém východě. Evropa bude pravděpodobně v uvedení produktu na trh poslední, její regulatorní dráha je nejsložitější a nejpomalejší.

Jak se vám podařilo získat finance na rozjezd firmy?

Na začátku jsem si vzala úvěr, díky kterému jsem vyplatila předchozího komerčního partnera, který se podílel na našem původním projektu pod Technologickou agenturou ČR. Nenašli jsme průsečíky, jakým směrem pokračovat. Trvalo skoro tři roky, než jsme vyřešili odkup, převod práv k užívání duševního vlastnictví a všechny související smlouvy. Dále jsme získali pět milionů korun v programu technologické inkubace CzechInvestu Tech4Life. Peníze čerpáme postupně podle splněných milníků a uznatelných nákladů. Pomohly také další úspěchy, s nimiž jsou spojené odměny. Vyhráli jsme akcelerátor s Českým inovačním centrem SIC, získali prostředky z Evropský institut pro inovace a technologie a vyhráli soutěže proti start-upům z Cambridge nebo Oxfordu. Velký posun představuje také Seal of Excellence v programu Evropské rady pro inovace Pre-Accelerator. Jde o nejprestižnější evropskou grantovou výzvu, s čímž se pojí vysoká finanční podpora půl milionu eur. Teď už máme první, zatím malé tržby ze zemědělství a také vstoupil první minoritní investor, díky čemuž jsem mohla splatit úvěr.

Hledáte i další soukromé investory?

Zkoušela jsem oslovit různé investory, ale je to běh na dlouhou trať, možná delší než maraton. U biotechnologií trvá několik let, než přijdou první příjmy a návratnost investice na očekávaný 20násobek a více. Je to v určitém směru méně než ve farmacii, ale zároveň jsou biotechnologie méně rizikové než vývoj léčiv. U farmaceutických produktů jsou tři fáze klinických zkoušek, zatímco naše diagnostika klinickými zkouškami neprochází a separace má jen jednu fázi. Riziko dál snižuje to, že máme paralelně zvířecí a humánní linii. Příjmy ze zvířecího segmentu tak mohou částečně snižovat riziko investice. Někteří investoři to ale naopak vnímají jako příliš velký záběr. Proto jsem teď hledání investorů a investiční kola pozastavila. Kdybych byla investovala svůj čas do dokončování produktu místo do jednání s investory, už bychom ho asi měli hotový. Peníze ze zmíněných grantů nám zatím dostačují, dostali jsme i příslib od několika soukromých investorů, že by nás případně finančně podpořili.

V jednom rozhovoru jste říkala, že z hlediska reprodukce je ideální věk pro početí zhruba 20 až 25 let.

Z biologického hlediska to tak je. Ale dnešní společnost je nastavená úplně jinak. Mladé lidi vychováváme k tomu, že mají nejdřív vystudovat, finančně se zajistit, udělat kariéru a najít si bydlení a pak přistoupit k rodině. Nicméně hledání partnera je jednou z věcí, která je značně problematická. V éře mobilů, sociálních sítí a online seznamek je najít biologicky kompatibilního partnera obrovsky náročné. Zcela to nekoresponduje s našimi evolučními strategiemi. Měla jsem seminář se skupinou asi patnácti mladých lidí a řešili jsme mimo jiné, jak si vlastně najít partnera. Všichni se shodli, že jediná cesta, kterou jsou schopni si představit, je online seznamka. Nejsou schopni někoho pozvat na kávu, normálně si promluvit a zjistit, jestli mezi nimi existuje biologická přitažlivost.

Měla by společnost mladé lidi víc podporovat v tom, aby rodinu neodkládali?

Možná bychom se měli vrátit k tomu, že je normální hledat životního partnera už v mladším věku a nebát se o tom mluvit. Proč čekat do 35 nebo 40 let nebo na to, až člověk dokončí doktorát a vybuduje kariéru? Dříve bylo běžné mít děti před třicítkou. Zároveň si myslím, že bychom neměli až v takové míře stírat rozdíly mezi muži a ženami. Muži přirozeně fungují jako dobyvatelé, ale v dnešní době mají čím dál méně výzev. I to může být část problému. Takové výzvy totiž hormonálně fungují tak, že se produkuje více spermií a jsou kvalitnější. Funguje to tak přirozeně v přírodě a lidé se od přírodních zákonů neodlišují. Jen jsme si některé věci společensky upravili. A důsledky teď vidíme.

Do jaké míry může tento problém řešit zamrazení vajíček a spermií a jejich využití ve vyšším věku?

Samo o sobě to není řešení. Může to fungovat jako záložní strategie. Problém je, když začneme na tuto zálohu spoléhat. Člověk si řekne: počkám do čtyřiceti, protože mám zamrazená vajíčka nebo spermie z doby, kdy mi bylo pětadvacet. Jenže reprodukčně stárne celé tělo. Ani mladá vajíčka nejsou ve čtyřiceti zárukou toho, že dojde k oplodnění, embryonálnímu vývoji a donošení zdravého potomka. Ani zdravé pohlavní buňky nejsou garance, že bude mít pár zdravé děti nebo děti vůbec. Navíc zamrazení samo o sobě kvalitu buněk ovlivňuje. U spermií může být po rozmrazení poškozena zhruba polovina, i když jde o ty nejlepší a nejmladší spermie. Je to dané technologií. Zjednodušeně řečeno, když si zamrazíte maso, mořské plody nebo ryby, po rozmrazení už nikdy nebudou chutnat jako čerstvé.

Kdy to tedy dává největší smysl?

Největší smysl to má hlavně u lidí, jejichž léčba může poškodit plodnost, typicky u onkologických pacientů. U mladých lidí je proto dobré myslet na zamrazení spermií ještě před začátkem léčby. Spolupracovali jsme na projektu s pracovišti v Motole, Thomayerově nemocnici a Urologii 1. Lékařské fakulty UK, kde jsme studovali spermie pacientů s nádory varlat a jejich kvalitu po rozmrazení. Ukázalo se, že tyto spermie mohou být na zmrazení mnohem citlivější než spermie zdravých mužů a další poškození jim může způsobit i samotné rozmrazení. Proto je potřeba s nimi zacházet co nejšetrněji. V takové situaci může mít cenu i jediný uchovaný vzorek.

V reprodukční medicíně se stále častěji mluví o tom, kde jsou etické hranice. Na jednu stranu může předejít genetickým onemocněním, ale co třeba výběr barvy očí, výšky nebo sportovních predispozic? Není to už za hranou?

Etické i legislativní hranice jsou nastavené, i když se mezi státy a kontinenty liší. Etika udává směr, legislativa stanovuje rámec a veřejnost do toho přináší své potřeby. U dědičných onemocnění je například prenatální diagnostika důležitá. Existují genetická onemocnění, která jsou neslučitelná se životem nebo představují obrovskou zátěž pro dítě i rodinu. Tam má diagnostika jasný medicínský význam.

Kde už podle vás začíná problém?

Hraniční je například výběr pohlaví nebo hodnocení takzvaných polygenních znaků, kdy o výsledném vzhledu, vlastnosti nebo riziku onemocnění nerozhoduje jeden gen, ale mnoho genů společně. Každý z těchto genů má na konečný výsledek jen malý vliv. Pokud je tedy pohlaví jednoznačně spojené s genetickou poruchou, může být jeho výběr lékařsky odůvodněný. Jinak je to především etická otázka. U polygenního skóre mluvíme spíše o predikci a statistice. To, že embryo má určitou pravděpodobnost nějaké poruchy, vůbec neznamená, že se u potomka skutečně projeví. Selekce embryí na základě faktorů, které nejsou stoprocentně dané, je velmi ošemetná. Nemyslím si, že je důvod se tímto směrem vydávat.

Kdybyste to měla říct konkrétně: bude tedy možné jednou „navrhnout“ dítě podle toho, jaké vlastnosti od něj rodiče chtějí?

Z mého pohledu už je to za hranou. Dá se to jen velmi těžko regulovat a může to potírat přirozenou diverzitu. Designovat potomky tak, aby měli určitou barvu očí, výšku nebo IQ, je hra, do které bychom neměli vstupovat. Asistovaná reprodukce má sloužit k řešení neplodnosti a měla by v ní vždy zůstat určitá míra zodpovědnosti. Neměli bychom si hrát na matku přírodu, nebo na Boha. A editace genomu tímto směrem je také za hranou. Pokud ale jde o prevenci genetického poškození nebo onemocnění, která jsou neslučitelná či jen velmi málo slučitelná se životem, mluvíme o diagnostice a prevenci. To je naopak velmi důležitá oblast medicíny.