První 3D biotisknuté srdce slibuje pokrok na poli transplantátů

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Výzkumníkům z Telavivské univerzity se podařilo poprvé s pomocí 3D biotisku vytvořit zmenšeninu lidského srdce vytvořenou z lidských kmenových buněk. Ačkoliv je výsledek prozatím příliš malý na transplantaci, srdce je anatomicky shodné se svým předobrazem z lidského hrudního koše. Autoři studie předpokládají, že k plnohodnotnému orgánu tohoto druhu by mohli dojít snad do 10 let.

Vytisknuté srdce slibuje naději pacientům, kteří čekají na transplantaci

Vytisknuté srdce slibuje naději pacientům, kteří čekají na transplantaci,zdroj: Profimedia.cz

Víc než blob

Telavivský tým dosáhl úspěchu s použitím technologie, jejíž jméno se v médiích relativně často skloňuje - totiž pomocí kmenových buněk. Srdeční buňky vznikly přeměnou z kmenových buněk, které obratem zase vznikly z odebraných tukových buněk dárce. Kultivace tohoto druhu je již poměrně dobře ozkoušená - konec konců, je to necelý rok, co podobně vznikly uměle kultivované plíce (tehdy ještě u prasat, ale již otestovány přímo formou transplantace).

Co tak bylo skutečnou zkouškou ohněm, bylo přimět buňky růst do správné struktury. Samotné nabídnutí místa kmenovým buňkám k růstu totiž typicky v minulosti vedlo pouze k vytvoření jakési beztvarého blobu buněk, jehož vnitřek začal pod tíhou nových vrstev odumírat. Orgán je víc než jen součet jednotlivostí - konstituuje ho i struktura daná mezibuněčným "lešením" z kolagenu a podobných látek, které jako malá kostra slouží buňkám k jejich optimálnímu chodu. 

To je jasné teprve několik posledních let. V sérii posledních studiích se vědci tento extracelulární matrix již naučili kolonizovat buňkami, stále ho však neuměli vyrobit. Například zmíněné prasečí plíce vznikly díky buněčnému lešení... z prasečích plic. Vědci tehdy odebrali pokusným zvířatům plíci, odstranili z ní všechny buňky, zbylo jim pouze lešení, a to pak kolonizovali novými buňkami.

Telavivský tým však přišel s podstatnou inovací - s pomocí jemného 3D biotisku poprvé vytvořil lešení vlastní o komplexní struktuře! Je to výrazný pokrok kupředu v podobné kultivaci komplexních tkání, výsledné srdce má však zatím stále malou velikost - odpovídá zhruba srdci králíka. Není navíc uvedeno do chodu. Výzkumníci se nyní budou zabývat tím, jak podobá kultivovaná srdce vycvičit a zvětšit. Obecně předpovídají, že v dohledné době bude možno přistoupit k pokusným transplantacím na zvířatech. Do deseti let pak snad i u lidí. Pokud se tedy mezitím neobjeví problémy.

Maso proti oceli

Po boku scénářů možných problémů s biotiskem a kultivací orgánů z kmenových buněk se ostatně sluší připomenout, že nejde o první lidmi vytvořený předmět určený k transplantaci. Ten ve skutečnosti existuje už pěkných pár desítek let - není však z kultivovaných buněk, nýbrž oceli a plastu. Přesto stále nejde o běžnou náhradu srdcí z masa.

Mechanické náhradní srdeční pumpy totiž existují od 40. let, první autentické umělé srdce pak bylo transplantováno už v roce 1982 týmem vedeným Willem Johanem Kolffem a Robertem Jarvikem. Částečné podpůrné nástroje nebo chirurgické zákroky jsou jedna věc, Jarvikovo umělé srdce však mělo nahradit pumpu oběhového systému kompletně. Dílem se to podařilo - dílem však nejsou mechanická srdce dodnes běžnou záležitostí.

Ukázalo se totiž, že vyvinout stoprocentně bezchybný stroj se spolehlivostí přirozeného srdce je v praxi velmi náročné. Organismus navíc na přítomnost umělých materiálů nereaguje zrovna kladně. Výzkum na tomto poli běží i dnes - posledním výstřelkem je měkké srdce vytvořené s pomocí 3D tisku ze silikonu na Curyšské ETH. Panuje naděje, že by mohlo být přijímáno mnohem lépe. Momentálně však prototyp zvládne jenom 3000 srdečních tepů. Vypilovat jeho bezchybnost do řádově vyšších otáček bude také řádově vyšší výzvou.

Mechanické náhrady se tak dnes používají především pro prodloužení času, který pacient může čekat na autentický transplantát od jiného člověka. Lékařská medicína doufá, že srdce kultivovaná z buněk pacientů by mohla mít stejnou spolehlivost i být stejně dobře přijata, jako původní orgán. To je však momentálně pouze předpoklad, který se může a nemusí vyplnit. Desetiletá lhůta, s jakou přišli v Tel Avivu, tak může jednou vypadat podobně přehnaně optimisticky, jako Jarvikův mechanický transplantát z roku 1982.

Tagy: transplantace transplantace srdce věda a poznání 3d tisk