Vědci přeměnili kmenové buňky na kostní tkáň pomocí zvuku

TLDR: In vitro experiment (jen v labině mimo živočichy) naznačil, že čip by pomocí zvukové stimulace mohl pomoct s růstem kostí. Jde jen o první výstřel, ale má svou logiku. Studie tu.

Kosti kosti kosti…

„Zlomenina je hračka, ale dorůstání kostí ne!“ zlobila se profesorka Pomfreyová, když jí na ošetřovnu přinesli Harryho Pottera s vykostěnou rukou. A měla pravdu! Nahrazování chybějící kostní tkáně po operaci či nemoci je i s dnešní pokročilou medicínou náročný a často bolestivý proces.

S tím by ale mohl pomoci nový objev australských vědců z RMIT. Podle nové studie totiž dovedou „přemluvit“ kmenové buňky, aby se změnily na kostní tkáň, a to jen za pomocí zvukových vln!

Pro připomenutí – kmenové buňky jsou buňky, které mají schopnost se dělit a diferenciovat na jiné typy buněk, například na buňky svalové, nervové, kožní atd. Rozlišujeme několik typů kmenových buněk, podle jejich schopnosti se diferenciovat.

Totipotentní kmenové buňky jsou schopné se přeměnit na jakýkoliv typ buňky, včetně totipotentní. Totipotentní buňkou je například zygota, která vzniká splynutím vajíčka a spermie. Pluripotentní kmenové buňky jsou potomky totipotentních buněk, a umí se přeměnit na jakýkoliv typ buňky kromě totipotentní. Mezi takovéto pluripotentní buňky patří například kmenové buňky v lidském embryu. Dalším typem kmenových buněk jsou buňky multipotentní. Ty jsou schopné produkovat jen určité typy buněk, například krevní buňky…

U dospělého člověka se vyskytují pouze multipotentní kmenové buňky, které se podílejí na opravě a regeneraci poškozených tkání. Každopádně, kde jsme to skončili? Ah, ano, u kostí!

Nová terapie TLDR! Zdroj: Nickelodeon, vlastní
Nová terapie TLDR! Zdroj: Nickelodeon, vlastní

Až na kost

Kmenové buňky mají v medicíně samože ohromný potenciál. Pomáhají při léčbě celé řady nemocí a zranění, jako jsou nemoci srdce, plic, cév, jater, mozku či dokonce při léčbě cukrovky. Jen s jejich uplatněním při léčbě kostí to zatím nebylo moc slavné…

Kostní tkáň je vytvářena tzv. mesenchymálními kmenovými buňkami, které jsou zejména v kostní dřeni. Jejich získávání je ale bolestivý proces (páč je potřeba vrtat do kosti…) a přeměna těchto kmenových buněk na kostní tkáň byla dosud neefektivní, a obtížně uplatnitelná v praxi.

Australští vědci tak obviously nejsou první, kdo se tímto problémem zabýval. Již dřívější studie zjistily, že vibrace ze zvukových vln mohou indukovat přeměnu kmenových buněk na kostní tkáň. Tyto studie používaly nízké zvukové frekvence, které byly skutečně schopné indukovat přeměnu kmenových buněk. Nutno říci, že tato přeměna trvala více než týden a se smíšenými výsledky.

Australští vědátoři se rozhodli přistoupit k problému opačně, a zkusit vysokofrekvenční zvuk. A světe div se, fungovalo to.!

Stačí na ně zařvat

Výzkumníci z RMIT použili čip produkující zvukové vibrace o megahertzové frekvenci, a namířili je na mesenchymatické kmenové buňky v suspenzi v silikonovém oleji. Metodou pokus/omyl zjistili, že optimální je na buňky „křičet“ zvukovým vlnami o frekvenci 10-MHz po 10 minutách denně po dobu pět dní. Tahle zvuková kůra spustila v buňkách aktivaci genů, které vedou k jejich přeměně na kostní tkáň.

Využití zvukových vln má několik nesporných výhod. Eliminuje například potřebu využití léčiv a chemických látek pro přeměnu kmenových buněk, což by teoreticky mohlo snížit riziko nežádoucích mutací. Díky jednoduchosti zařízení je tento proces také podstatně rychlejší a levnější, a má potenciál pro zpracování velkého množství buněk zároveň, což je nezbytné pro budoucí komerční využití.

Díky efektivitě tohoto procesu lze také použít méně mesenchymálních kmenových buněk, lze je tedy získávat méně invazivními metodami, například z tukové tkáně (kde se tyto kmenové buňky také vyskytují, ale v menším množství než v kostní tkáni.)

A graphic illustration of the innovative stem cell treatment. The microchip on the left generates high-frequency sound waves (green) to precisely manipulate the stem cells, which are placed in silicon oil on a glass bottomed culture plate.
Schéma čipu (vlevo) vysílajícího vysokofrekvenční zvukové vlny na suspenzi kmenových buněk (vpravo)
Zdroj: RMIT 2022

Kostirost?

Po indukci přeměny na kostní tkáň je možné buněčnou suspenzi vstříknout přímo do těla do místa chybějící či poškozené kosti, a buňky se postarají o zbytek. Buněčnou suspenzi by také bylo možné nanést přímo na např. titanové implantáty, což by výrazně urychlilo proces léčby např. po operacích kloubů.

Zatím se jedná pouze o prvotní výzkum, a zázračný lektvar Kostirost jako v Harry Potterovi z toho hned tak nebude. Pokud se ale vědátorům podaří vychytat všechny mouchy (případně další zástupce otravného hmyzu), mohla by tato metoda mít široké uplatnění, zejména díky své relativní jednoduchosti a nízké ceně. Možná tak časem bude dorůstání kostí stejná hračka, jako léčba zlomeniny.

[Svatopluk Skoupý]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama