Jde o jeden z dlouhodobých cílů vědců už od začátku minulého století: jak se vyhnout používání laboratorních zvířat? Řešením se ukázaly být laboratorně vytvořené systémy, které simulují živé tkáně nebo orgány.
„Při testování nových léků se dnes často používají pokusy na zvířatech nebo buněčné kultury. Cílem celé vědecké komunity je ale vyvinout model, který lze vytvořit takzvaně v misce, bude dostatečně věrohodně napodobovat chování lidské střevní tkáně a zároveň s ním bude možné snadno pracovat v laboratoři,“ vysvětlil zlínský profesor a špičkový tuzemský vědec Petr Humpolíček, který je vedoucím výzkumného týmu.
Zatímco jednoduché tkáně, například kůže, se dnes už běžně vytvářejí v laboratorních podmínkách, tenké střevo patří k nejnáročnějším orgánům. Je složené z mnoha typů buněk, které mají rozdílné funkce a chovají se jinak podle toho, kde přesně se ve střevní stěně nacházejí.
Stačí stlačit fólie z plastového odpadu a vznikne elektřina, zjistili vědci ve Zlíně |
„Některé buňky vstřebávají živiny, jiné zajišťují obranu, další produkují hlen a další koordinují činnost ostatních buněk. Střevo navíc komunikuje s celým tělem, aby fungovalo tak, jak organismus potřebuje. A do toho všeho vstupují mikroorganismy, které hrají klíčovou roli,“ popsal.
Základem nového modelu je gelová struktura z polymerů, která má lidským buňkám vytvořit co nejpřirozenější prostředí. „To musí být pro buňky příjemné, ale zároveň jim poskytovat správné informace o tom, jak se mají ve střevě chovat,“ říká profesor. „Naším cílem je, aby si buňky v modelu ‚myslely‘, že jsou doma. Jen tak získáme odpovědi, kterým lze věřit.“
Miliony z kraje zaplatily univerzitě desítky vědců z Číny, Indie i Itálie |
Gel je tvarován pomocí speciálně navržených 3D tištěných forem tak, aby napodoboval vnitřní architekturu střeva. „Je nutné vytvořit výběžky a prohlubně s přesností na mikrometry. Jde o velmi jemnou a precizní strukturu. Používáme speciální formičky, pomocí nichž otiskujeme mikrometrové struktury do gelu,“ podotkl Humpolíček. Teprve poté do modelu vědci vkládají lidské buňky.
Plánují zapojit i střevní mikrobiom
Významnou součástí projektu je snaha zapojit do modelu střevní mikrobiom. „Díky tomu bude model co nejkomplexnější a blízký skutečnému lidskému střevu,“ dodal. Právě mikroorganismy zásadně ovlivňují fungování střeva i vznik zánětlivých onemocnění, jako je například Crohnova choroba.
Využití nového modelu je velmi široké: ve farmacii pro testování nových léků, při studiu zánětlivých onemocnění střev, ale i v oblasti výživy či toxikologie. „Umožní lépe pochopit, jak ve střevě funguje vstřebávání látek, studovat léky, které se vstřebávají přes střevní stěnu, nebo zkoumat onemocnění trávicího traktu, například zánětlivé procesy,“ zmínil Humpolíček.
Vědci zlínské univerzity vyvíjejí speciální materiál pro jaderné elektrárny |
Zlínští odborníci spolupracují s Biofyzikálním ústavem Akademie věd ČR a projekt jede přibližně rok, přípravné práce mu ale předcházely několik let.
„Do dvou let bychom mohli mít model, který bude natolik validní, že jej nabídneme kolegům, aby si jej mohli vytvořit ve svých laboratořích,“ věří Humpolíček. V rámci Česka jde o unikát, zlínský tým je první, kdo se do vývoje takového modelu pustil.