Vědci vytvořili nový typ tkání. Laserem dokázali spojit umělé buňky

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Těla všechny živých bytostí jsou fascinujícími biochemickými továrnami, které den za dnem mění kyslík a stravu na nejrůznější proteiny nezbytné pro správný chod organismu. Způsob, jímž se tak děje, je daný i tím, jak jsou jednotlivé buňky uspořádány do vyšších struktur nazývaných tkáně. Kdybychom tuto strukturu uměli libovolně měnit, mohli bychom možná přijít se zcela novými léky a principy fungování života samého. Výrazný krok k tomuto cílí nyní provedla studie, které se podařilo právě takové tkáně experimentálně vytvořit s pomocí laserového paprsku. 

Laser umožnil spojení dvou umělých buněk

Laser umožnil spojení dvou umělých buněk,zdroj: Imperial College London

Již nějaký ten pátek mají syntetičtí biologové novou hračku ve formě "umělých buněk". Pod tímto futuristickým označením se zpravidla skrývají vezikuly - za normálních okolností vnitrobuněčné transportní váčky, které se věda naučila zvětšovat a překovat v "platformu" pro syntetické, buňkám podobné mechanismy.

Tyto umělé buňky slibují možnost nadesignovat jejich biomolekulární funkce zcela "odspodu" velké věci, ke skutečným buňkám jim však stále cosi chybí. Jde zejména o možnost vytvářet větší mnohobuněčné celky, běžně nazývané tkáně. Přírodní buňky rády spojují od přírody, zajistily to miliardy let postupné evoluce. Umělé buňky k sobě nic moc nepřitahuje a manipulace s předměty o podobné velikosti je obtížná.

Když dáš buňku k buňce…

Nová práce Londýnské univerzity přesto nachází slibnou metodu ve využití laserů - ty na mikroskopické velikosti zastávají úlohu "tažných paprsků", kterými je možné s umělými buňkami nejenom manipulovat, ale i upravit jejich membránu tak, aby k sobě vezikuly přilnuly podobně jako běžné buňky.

V zásadě tak našli způsob, jak z umělých buněk vytvářet jednoduché tkáně.

"Umělé buněčné membrány se od sebe obvykle odrážejí jako gumové koule," sdělil k výzkumu vedoucí práce Yuval Elani, "Změnou biofyziky membrán v našich buňkách jsme je mohli vedle sebe ovšem skládal jako cihličky. Díky tomu jsme mohli vytvořit sítě buněk spojených 'biokřižovatkami'". Krom propojení membrán natěsno byl tým rovněž s to vytvořit mikroskopickou "sponku" umožňující, aby bylo možné vezikuly společně přesouvat.

Po zvládnutí základní manipulace a propojení nakonec vědci mohli vytvořit složitější dvourozměrné a trojrozměrné struktury (pyramidu). Zrovna tak v rámci základního výzkumu rovněž donutili dvě umělé buňky spojit se do buňky jediné. Jejich původně oddělená membrána byla "optickou pinzetou" ve formě laseru dostatečně precizní, aby mohla membrány rozšmiknout, vnitřky buněk spojit a pak zase zacelit.

Bezpočet nových kombinací

Taktéž pro spojování "běžných" buněk do vyšších celků máme několik užitečných nástrojů. Jedním z nich je 3D tisk tenkých plátků buněk tak, aby je bylo na sebe možné navrstvit v naději, že se buňky z jednotlivých vrstev propojí samy.

Další cestou je "vypůjčit" si již existující struktury a kolonizovat je kýženými buňkami. Tato metoda byla otestována v loňském roce, když tým biologů odstranil z rostlinného lístku původní buňky způsobem, který zároveň zanechal nedotčené molekulární "lešení" tyto buňky držící. Následně byli biologové s to do tohoto ležení dodat živočišné buňky a pozorovat, že se noví nájemníci úspěšně zabydlují.

V součtu tak mohli vědci překovat lístek hlávkového salátu na jednoduchý srdeční sval s propracovanými cévkami, který by mohl stát na počátku umělého pěstování orgánů.

Tvorba nových tkání však není jediný nástroj, který přes sebou mají budoucí inženýři nového života. Genetičtí mágové totiž dokázali již rovněž vytvořit zcela nové typy mikroorganismů. Jsou tomu dva roky, co vědci oznámili syntézu první skutečně uměle vytvořené bakterie skrze sepsání nových sekvencí DNA, které se jinak v přírodě nevyskytují. I tento typ výzkumu je prozatím značně experimentálního rázu – v aplikované medicíně se nejspíše ještě pár desetiletí neobjeví.

S možností konstruování tkání s pomocí laseru, 3D tisku a dalších metod se tak otevírá potenciální obrovská paleta zatím jen sotva tušených možností. Jakmile budou všechny souběžné metody mikro i makro syntetické biologie dotaženy k vyšší efektivitě (na což si, opět, nejspíše pár desetiletí počkáme), bude aplikovaná věda moct produkovat nové účinné léky, komplexní a kompatibilní umělé orgány a možná i celé umělé bytosti.

Je nasnadě, že v této éře bude před medicínou stát i řada nových etických výzev, které si zatím kladou snad jenom autoři science fiction. Bylo by však s podivem, kdyby kvůli dilematům aplikace novinek ustrnula na mrtvém bodě – v součtu totiž z nového potenciálu vědy směřuje stále k tomu, čím se medicína zabývá od nepaměti. Totiž k ošálení naší vlastní smrtelnosti.

Studie byla publikována v Nature Communications.

Tagy: lidské tělo genetika věda a poznání inovace a technologie