Umělé orgány nové generace rostou a chovají se, jako pravé tkáně

Podle svého názvu se mohou jevit jako futuristický vynález, jedná se však o laboratorní model již v dnešní době hojně využívaný v oblastech molekulární, buněčné biologie a tkáňového inženýrství. Takzvaný organoid je ze své podstaty buněčná kultura vznikající z kmenových buněk, které mají vysokou schopnost dělit se a specializovat se na různé buněčné typy.

Na rozdíl od klasické plošné kultury rostou organoidy trojrozměrně a vytvářejí tak útvary podobné miniaturním tkáním a orgánům. Díky tomu se řadí mezi perspektivní nástroje biomedicínského a farmaceutického výzkumu. V budoucnu by tento materiál mohl účinně doplnit či dokonce nahradit testování na zvířatech. Další atraktivní využití by se pak naskytlo v medicíně, kdybychom dospěli ke schopnosti vypěstovat v laboratoři nové zdravé orgány či tkáně z kmenových buněk pacientů, kteří by je potřebovali nahradit.

Ještě donedávna měly klasické metody pěstování organoidů několik nevýhod. Jednou z nich bylo bezpochyby to, že buňky samovolně tvořily kulovité a uzavřené útvary, které měly krátkou životnost a často fyziologicky neodpovídaly reálným orgánům, které mají napodobovat. To se povedlo překonat vědcům ze švýcarského Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Ti našli způsob, jak vést kmenové buňky k tomu, aby vytvořily organoid připomínající střeva. Použili k tomu lešení složené z proteinů mezibuněčné hmoty, která v organismech přirozeně tvoří jakýsi podklad pro růst buněk.

Ve své studii, publikované v prestižním časopise Nature, výzkumníci ukázali, že pomocí laseru lze z hydrogelu vymodelovat trubicovitý vzor, po kterém kmenové buňky mohou růst a dokonce vytvářet struktury, jako jsou klky a krypty, nacházející se v pravých střevech. Jak tvrdí Matthias Lütolf, jeden z autorů práce, zdá se, že samotná geometrie onoho lešení přímo slouží k tomu, aby buňky věděly, jak a kam se mají uspořádat a v které specializované buněčné typy se mají přetvořit.

Tyto uměle vytvořené modely střev sdílejí s reálnými orgány řadu vlastností, jako je např. vysoká schopnost regenerace při poranění, schopnost vytvářet zánětlivé procesy či interakce s mikroby, podobně jako je to u naší střevní mikroflóry. V budoucnu tak lze očekávat, že nejen v rámci farmaceutického průmyslu, ale i v rámci regenerativní a diagnostické biomedicíny o organoidech ještě hodně uslyšíme.

Originální publikace: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2724-8

Zdroj: ScienceDaily

Zdroj fotografie: Ousa Chea, Unsplash