3D tisk orgánů se již obejde bez buněčného lešení

Podobně zjednodušující otázky svádějí ke zjednodušujícím odpovědím, lze však říct, že nikdy v historii nebylo vyřešení nedostatku orgánů tak blízko jako dnes. V posledních pěti letech totiž učinila věda v umělém růstu tkání velký krok kupředu. První uměle vytisknuté orgány vlastně již několikrát vznikly, a dokonce se dočkaly i experimentální transplantace. Zatím však nikoliv u lidí.

Základem jsou kmenové buňky

Pokud dnes člověk potřebuje k přežití transplantát, nezbývá mu, než vyhlížet tragédii. Jedinou šancí je počkat na smrt někoho jiného, anebo zemřít sám. Eticky ošemetná situace by mohla být vyřešena příchodem uměle vypěstovaných orgánů. Něco podobného vyhlíží věda již před půlstoletí. Teprve až s objevem kmenových buněk, které se dovedou měnit na libovolné další buňky těla, však medicína získala první základní kámen pro umělé pěstování živočišných tkání na míru.

Jenže kmenové buňky samy o sobě nestačí. Jak dokládá srovnání libovolného steaku a sekané, tkáň je víc než jen shlukem buněk – má specifické uspořádání, texturu, funkci.

Když vědci například začali dávat dohromady neurony čili mozkové buňky, tak v laboratorních podmínkách ne a ne růst do podoby mozku. Vznikly z nich sice tzv. organoidy, tedy pseudoorgány vypadající jako chuchvalce buněk. Postrádaly však strukturu mozku. Po čase tak vnitřní části organoidů začaly odumírat vlivem nedostatku živin a kyslíku. Absence specifické struktury způsobí, že buňky rostoucí halabala do vnitřní části tkání netransportují potřebné látky.

Buněčné lešení

Zhruba před pěti lety se objevilo potenciální řešení – buněčné lešení ve formě extracelulární hmoty. Pokud bychom si buňky představili jako beton, extracelulární hmota je jakousi ocelovou výztuží. Alternativně lze sáhnout po přirovnání ke kostře obalené masem. Při přirozeném růstu těla distribuuje organismus ono buněčné lešení a buňky přirozeně.

My však dnes podobnou schopnost v laboratoři stále postrádáme. Vědci však objevili způsob, jak si lešení vypůjčit odjinud. První výzkumy tak například odstranily rostlinné buňky z květinového listu tak, aby zbylo rostlinné mezibuněčné lešení, načež vědci nechali zbylou (buněk prostou) strukturu kolonizovat buňkami živočichů. A ukázalo se, že to funguje! Někdejší listy začaly po kolonizaci srdečními buňkami tepat jako srdce samotné!

V poslední roce touto metodou vznikly i orgány již implantované. Vloni takto vědecký tým odebral sérii pokusných prasat jednu plíci, odstranil z ní původní buňky tak, aby zde přežilo lešení, a opět nechal ono lešení zabydlet buňkami novými. Výsledný "napůl" vypěstovaný orgán pak znovu vrátil do hrudního koše prasat a ukázalo se, že tu stále plní původní roli! Podobné pokusy můžou vypadat zbytečně, právě na nich se však vědci naučili s konceptem lešení operovat (někdy doslova) a zjišťovali, jaký význam extracelulární hmota má.

Do deseti let?

Nejnovějším letošním průlomem je tak několik studií, které lešení buďto kreativně staví po svém, anebo rovnou biotiskne od nuly. Na jaře se objevily dvě práce, které problém s lešením obešly. Jeden tým vytvořil lešení umělé – to sice nemá strukturu skutečné kopie srdce nebo plic, buňky kolonizující daný útvar však stále v součtu tepou a dýchají. Mohly by tak vzniknout umělé orgány, které tvarem nepřipomínají původní orgány, avšak mají stejnou úlohu. Anebo by mohly vzniknout časem orgány zcela nové!

Jiný tým přistoupil k dvojimu biotisku, tedy biotisku jak buněk, tak i lešení. Tomuto týmu se zase podařilo vytvořit anatomicky přesnou repliku srdce včetně původního lešení. Zatím je však ono srdce velmi malé a velikostně odpovídá srdci králíka. Autoři studie však doufají, že do deseti let by jejich technika mohla dojít do škály využívané i lidmi.

Konečně třetí tým nedávno přišel s tím, že dovede orgány tisknout i bez lešení! Vědci ukotvili buňky do trojrozměrné struktury pomocí tisku do biogelu. Zjednodušeně lze postup připodobnit k replikátoru ze Star Treku, jenom v rámci mnohem pomalejšího biotisku. Malý orgánek ovšem stále vzniká ve 3D strukturně, v níž buňky postupně biogel, do něhož byly vytisknuty, odbourají a nahradí vlastní extracelulární hmotou. Také orgán tohoto týmu je zatím příliš malý pro lidi. Je však znát, že různé týmy přicházejí s podobnými výsledky pomocí odlišných metod.

Vidina roku 2030 jako světa, v němž lze teoreticky – dost možná s dostatkem peněz – vytisknout libovolný orgán, se tak momentálně nezdá být přespříliš optimistická. Je samozřejmě stále možné, že aplikaci biotisku se do cesty postaví nějaký jiný, zatím neznámý problém. Stále ale platí, že ještě nikdy dříve jsme však nebyli průlomu v umělých orgánech tak blízko, jako jsme dnes!

Text: Ladislav Loukota