U prasat se povedla transplantace uměle vyspěstovaných orgánů. Má to ale háček

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Psal se 5. leden 1961, když článek doktora Austina Smitha popisoval, kterak budou umělé orgány zřejmě ve vzdálené budoucnosti roku 2000 již běžným vynálezem. Jenže ani nyní nemůžeme říct, že by se jeho vize opozděně naplnila. Výzkum na poli umělé produkce orgánů sice běží, do praktického nasazení má však daleko. Výrazným krokem kupředu je proto "vypěstování" a "implantování" prvních umělých orgánů čtyřem prasatům. Věc je však složitější, než se na první pohled zdá – čuníkům byly totiž reimplantovány "tak trochu" stejné plíce, které jim byly předtím odebrány.

Kultivované plíce

Kultivované plíce,zdroj: University of Texas

Na první pohled může charakteristika podobných "umělých orgánů" působit tak trochu jako lhaní si do kapsy, k jejímu plnému docenění je však třeba znát detaily celé studie. Tým Joan E. Nicholsové z Texaské univerzity v práci nejprve odebral polovinu plic čtyřem pokusným prasatům.

Než jim však orgán zpátky do hrudi vrátil, zbavil jej pomocí chemických látek všech živých buněk – dal si však při decelularizaci tu práci, že ponechal na svém místě proteinové lešení. Tedy tradiční výplň mezibuněčného prostoru, která by se dala přirovnat ke kostře. Také bez její podpory by tkáně a orgány nemohly být na správném místě.

Obrostlé "lešení" se vrátilo majiteli

Právě jemná struktura proteinového lešení je něco, co doposud věda neumí replikovat – s pomocí kmenových buněk či příbuzných metod dnes již pro vědu (alespoň experimentálně) není problém vytvořit prakticky jakoukoliv jinou buňku. Pěstování náhradního orgánu by tedy měla být hračka.

Je to však až proteinové lešení, na co se buňky během svého růstu a dělení přichytávají a co jako "půdorysná mapa" dělá z orgánu víc než jen shluk identických buněk. Abychom proto roli proteinového lešení lépe pochopili, musí se na něj zaměřit další práce v duchu té aktuální. 

Texaská studie však jenom o získání a studia čistého proteinového lešení nezůstala. Tým Nicholsové následně totiž proteinovou "kostru" začal znovu kolonizovat plicními buňkami odebranými z původních prasat, a nechal je po 30 dní růst. Poté tyto "znovuobnovené" plíce teprve implantoval původním majitelům. Během dvou týdnů nejenže plíce obnovily svou činnost, ale nebylo ani známky po špatné imunitní odezvě.

Proces kultivace

Proces kultivace,zdroj:University of Texas

Práce tak dosáhla dvou podstatných zjištění: zaprvé, proteinové lešení může skutečně sloužit jako základ pro další buněčný růst na velké škále, která může vést až k plnohodnotnému orgánu. To je významné praktické potvrzení toho, co se ovšem očekávalo. Druhé zjištění je důležitější – podařilo se totiž demonstrovat, že imunitní systém těla může příznivě reagovat na orgán vypěstovaný z buněk pacienta.

To zní sice rovněž jako logický závěr, v praxi se však o něco podobného nikdo doposud nepokusil, a realita nám podobné úvahy už mnohokrát překazila. Texaská práce tedy není šokující novinkou - jde však bez přehánění o revoluční krok na poli praktické aplikace. 

Výzkum Nicholsové samozřejmě zdaleka není dokončen – otázkou totiž je, jak by tělo reagovalo na proteinové lešení cizího dárce, ale s vlastními buňkami. Ani vzorek čtyř čuníků nevyráží zrovna dech. Právě to však budou řešit navazující práce. Pokud dojdou k dobrým výsledkům, Nicholsová se domnívá, že první transplantace uměle kultivovaného orgánu lidem by mohla nastat do deseti let.

První svého druhu

Část toho, čemu lze říkat umělé orgány, dnes již existuje – experimentální implantáty Argus II nahrazující poškozené oči nasadila loni v lednu pro desítku běžných pacientů britská NHS. Program pak pokračoval i loni. Podobně lze zmínit i robotické končetiny. Ty se dostaly i k neslavnému českému případu chlapce Jana, který robotiku využívá po ztrátě obou svých rukou.

Technologie zdaleka není bezproblémová – například umělé ruce se neovládají jako ve sci-fi "myšlenkou", ale pohybem svalů v pahýlech, což zhoršuje přesnost a vyžaduje trénink – pokrok ale znát je. A to i přesto, že podobné implantáty vyjdou často stále na stovky tisíc korun.

Skutečný boom však umělé orgány stále čeká. Výzkum jejich potenciálu můžeme v zásadě rozlišit na umělé mašinky, které sestávají spíše z plastu a kovu, a na uměle kultivované tkáňové kultury, jež se skládají ze skutečných buněk, a měly by původní "přírodní" orgány připomínat více.

První typ jde z hlediska vývoje kupředu – různá umělá srdce, plíce, ledviny či játra jsou mnohdy již přímo v komerčním vývoji. Obvykle ale plní jenom část úkolů svého umělého já, a dává to smysl. Můžete do hrudi vložit umělou krevní pumpu, která zastane úlohu srdce, ale ta se jaksi bez složení z živých buněk už nebude podílet i na produkci hormonů tak, jako se druhotně podílí skutečné srdce. Čistě umělé orgány jsou tak především vyvíjeny jako dočasné náhrady pro pacienty, kteří čekají na "skutečné" transplantáty. Nedostatek dárců tedy neřeší, paradoxně spíše naopak. 

Budoucnost je ve spojení

Panuje ale naděje, že právě kultivované orgány by mohly v brzké budoucnosti dorazit ve velkém. Jistý příslib skýtá růst lidských orgánů uvnitř zvířecích – první pokusy tohoto druhu s vložením separátních buněk již byly provedeny. V reálu je podobný výzkum na míle vzdálený nasazení, boom genových editorů a strojového učení však přesto slibuje leccos zrychlit.

Spolu s tím pokračují i alternativní metody kultivace podobné těm z pokusu na prasečích plicích. Buněčný 3D tisk a kmenové buňky za poslední dekádu rozhodně výrazně poskočily kupředu. Loňský výzkum například využil pro tvorbě funkčního, ač jednoduchého srdečního svalu proteinové lešení rostlinné. Na rozdíl od robotických orgánů jsou navíc ty kultivované tím, po čem existuje skutečně masová poptávka.

Skutečnou budoucností je pak samozřejmě nejspíše syntéza obou směrů – například kultivované srdce vyrobené "na míru" pacienta, které ale bude zároveň disponovat sekundárními elektrodami pro případ infarktu či poškození. Nikoli na náhradu, ale skutečné vylepšení našich orgánů tedy dojde nejdříve poté.

Podobná budoucnost je však bez příchodu první generace umělých či kultivovaných orgánů stále minimálně dvacet, spíše více let vzdálená. Nebylo by tak překvapivé, kdyby podobné prognózy nebyly po roce 2050 nahlíženy stejně, jako dnes soudíme prognózu doktora Smitha z roku 1961.

Studie umělých orgánů byla publikována v Science Translational Medicine.

Tagy: transplantace umělé orgány věda a technika věda a poznání inovace a technologie