TLDR: Přesná kombinace různých druhů buněk a postupného tisknutí různých vrstev dosáhla vytisknutí modelové oční tkáně. Namísto umělých očí zatím poslouží lepšímu chápání degenerativních nemocí očí. Studie tuna.

To valím bulvy

Ruku na srdce – když čtete tyto řádky, skrze kolik dioptrií na ně civíte? Pokud víc než nulu, možná vás potěší nový mírný-pokrok-v-mezích-zákona, při němž se podařilo dosáhnout trojrozměrného biotisku k výrobě oční tkáně! Ne snad, že byste si tuto tkáň mohli napasovat dovnitř vaší bulvy – ale pokus může přispět k lepšímu pochopení mechanismů oslepujících onemocnění!

Výzkumný tým z National Eye Institute (NEI) v zásadě svého pokroku na poli biotisku dosáhl správnou kombinací buněk tvořících vnější bariéru mezi krví a sítnicí. Potomci metody možná jednou poslouží k tvorbě kultivovaných očí jako náhražek očí, s nimiž jsme se narodili – ale mnohem, mnohem dříve tato technika může poskytnout teoreticky neomezené zásoby tkáně určené pro studium nemocí očí!

Výzkumníci si představují, že buňky oční tkáně získané od pacientů postižených například věkem podmíněnou makulární degenerací (AMD) by díky biotisku mohly posloužit k vytváření složitějších modelových organoidů, na nichž by bylo možné eticky studovat rozvoj choroby… A třeba i vliv nových léků. To by znamenalo, že řada lidí s nemocemi očí by žádné kultivované orgány ani v budoucnu potřebovat nemusela!

Na vznik makulární degenerace dochází vlivem rozpadu pigmentového epitelu sítnice, což vede k degeneraci fotoreceptových buněk a tak i zhoršování zraku. Víme přitom, že na rozvoj makulární degenerace přitom dochází ve vnější bariéře mezi cévami a sítnicí.

Pro podobné študování nemocí nám nestačí sledovat tkáně umrlců, ale ani jednoduché organoidy. Studování u lidí je z etických důvodů omezené. Mechanismy progrese makulární degenerace do pokročilých stadií proto zůstávají nedostatečně prozkoumané. Možná až doposud.

Biogel jako inkoust

Vědátoři dosáhli zlepšení biotisku díky kombinaci tři typů nezralých choroidálních buněk (pericytů, endotelových buněk a fibroplastů) uvnitř biogelu. Tento mix posloužil jako inkoust a umožnil nanést gen na biologicky odbouratelné mezibuněčné lešení. Během několika dní začaly buňky dozrávat do husté kapilární sítě – tím vznikla jedna strana modelového oka.

Mezi technické výzvy, které autoři řešili, patřilo vytvoření vhodného biologicky odbouratelného lešení. Také museli najít natolik konzistentní tiskový vzor dostatečně citlivého hydrogelu, který za studena dosahoval výrazných řad, ale po zahřátí se gel rozpouštěl.

Dobrá věc se ale podle publikované práce podařila! 9. den po vytisknutí jedné strany vědátoři na odvrácenou stranu lešení nasadili buňky pigmentového epitelu sítnice. Vytištěná tkáň dosáhla plné zralosti 42. den. Analýzy tkáně a genetické a funkční testy ukázaly, že vytištěná tkáň vypadá a chová se podobně jako nativní vnější krevní bariéra sítnice.

A to v tom dobrém, i v tom zlém.

Na transplantace nečekejte

Na tuto modelovou bulvu vědátoři ovšem jenom nevalili bulvy, ale mohli zavést i pokusy, které by jinak možné nebyly. Když bulvě způsobili stres, vykazovala tištěná tkáň vzorce ranné makulární degenerace včetně postupné progrese do dalšího stádia choroby. Také nízká hladina kyslíku vyvolala vzhled podobný dalšímu typu makulární degenerace.

Naopak anti-VEGF léky používané k léčbě makulární degenerace potlačily toto prorůstání a migraci cév a obnovily morfologii tkáně!

V budoucnu výzkumníci chtěli zkoušet tisknout do nových očí i další komponenty reálného oka – například imunitní buňky – to celé aby vytvořili co nejpřesnější bulvy pro budoucí testování. A až toho dosáhnou, bude možná jen krůček od vytváření nových očí jako náhražky těch starých.

Pravda, hypotetická transplantace očí je komplikovaná z mnoha jiných důvodů, především provázání s optickými nervy – kdyby to bylo tak snadné, mohli bychom transplantovat oči již dnes. Rozhodně se tedy na podobnou možnost příliš netěšte.

V době, kdy se podaří ovšem vytisknout komplexní modelové oko, může být úroveň operací někde jinde. První ideové pokusy o transplantaci očí již ostatně proběhly, byť prozatím neúspěšně. Než však na vašich očích přibude pár dalších dioptrií, postoupí pokrok dále i v tomto – dosud bohužel neviděném – fantastickém ohledu!

[Ladislav Loukota, Nina Kadašová]

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 [email protected]