Bource v laboratoři: jak vytisknout kostní dřeň + test

Obsah

• Odkud se berou krevní destičky
• Tiskárna, která tiskne hedvábím
• Příliš tvrdé na to, aby bylo realistické
• Proč zrovna hedvábí
• Z univerzitního pracoviště ke startupu
• Inkoust, který mění barvu
• Co z toho má student?
• Shrnutí
• Pět otázek: skrývá hedvábná kostní dřeň pro tebe nějaká tajemství? (test)

⇑Odkud se berou krevní destičky

Když se pořežeš, tělo zareaguje okamžitě: vytvoří krevní destičky, které pomáhají krvi srážet se. Tento proces řídí megakaryocyty — obří buňky ukryté v kostní dřeni. Dbají na to, aby destiček nebyl nedostatek, když jsou potřeba.

Potíž je v tom, že tento mechanismus nefunguje vždy tak, jak má. Narušit ho může leukemie, virové infekce nebo nemoci krve a pacient je pak náchylnější ke zranění. Aby vědci mohli účinně hledat léčbu, musí dobře chápat, co se v dřeni děje. A k tomu potřebují spolehlivý model.

⇑Tiskárna, která tiskne hedvábím

Tady přichází na řadu projekt SILKink, financovaný Evropskou radou pro inovace. Jeho tým postavil stroj na tisk biotiskového inkoustu, který jako základní materiál využívá hedvábí. Zařízení vytváří trojrozměrné modely kostní dřeně, které lze následně osadit živými buňkami.

Takové modely umožňují zkoumat nemoci kostí a také vyrábět krevní destičky ex vivo, tedy mimo tělo. Tato inovace by mohla výrazně posílit evropský lékařský výzkum a vést k léčivům šitým na míru a k personalizované medicíně — klíčovému cíli strategie EU4Health.

Projekt koordinuje Alessandra Balduini z Oddělení molekulární medicíny na Univerzitě v Pavii v Itálii. Jak říká, „cílem projektu bylo pomocí hedvábného inkoustu zjistit, zda můžeme tento systém použít ke studiu léčiv.“

⇑Příliš tvrdé na to, aby bylo realistické

Balduini a její tým vyvíjejí modely kostní dřeně už řadu let a zdokonalují jak jejich mechanismy, tak klinické stránky. Přesně tedy vědí, kde je problém. Biotiskový inkoust musí poskytnout dostatek struktury, aby se megakaryocyty mohly diferencovat. Stávající modely to zvládají docela dobře, mají ale jednu vadu: nejsou dost měkké na to, aby věrně napodobily skutečnou tkáň kostní dřeně.

To není maličkost. Pokud struktura není dobře vystižena, buňky jsou vystaveny stresu a poškozují se, čímž se mění jejich DNA. To zakrývá účinek testovaných léčiv a ztěžuje rozpoznání dobrých terapií.

⇑Proč zrovna hedvábí

Vědci zvolili přírodní vlákno získávané z kokonů domestikovaných bource morušových. K tomuto účelu má hedvábí několik předností:

• je pružné,
• je neuvěřitelně pevné,
• funguje jako účinný prostředek k dopravě léčiv,
• poskytuje materiál, který je měkký a přitom odolný — a tedy blíže skutečné tkáni dřeně.

Výsledek? Buňky se v takovém prostředí cítí jako doma. Balduini vysvětluje: „Protože napodobujeme kostní dřeň, jsou buňky ve stavu podobném fyziologickému, mají tedy méně poškozené DNA, méně stresu, méně zánětu. Dopad léčiva tak lze zkoumat ve skutečném systému.“

⇑Z univerzitního pracoviště ke startupu

Jedním z hlavních výsledků projektu je startup Silk4B. Firma komercializuje pokročilé 3D modely kostní dřeně vyvinuté týmem a související výrobky na bázi hedvábí. Kupují je vědci, farmaceutické společnosti i akademická pracoviště po celém světě.

„Dáváme výzkumníkům možnost používat ve svých experimentech modely kostní dřeně, kterým mohou skutečně důvěřovat,“ poznamenává koordinátorka.

⇑Inkoust, který mění barvu

Tým se tím nehodlá zastavit. Inkoust získal schopnost měnit barvu, což usnadňuje odečítání jakýchkoli změn v systému. Současně pokračuje práce na hedvábné platformě kostní dřeně, která by umožnila hromadnou výrobu krevních destiček pro transfuze.

Vědci zkoumají také další využití svých modelů, například kultivaci buněk pacientů a sledování, jak reagují na léčiva. Doufají, že systém bude nakonec využíván v klinické praxi, i když to ještě potrvá několik let.

⇑Co z toho má student?

Tento příběh dobře ukazuje, jak blízko sebe dnes různé obory leží. Je tu buněčná biologie, práce s materiály, 3D tisk, výzkum léčiv a nakonec byznys. Nápad z univerzitního pracoviště se proměnil ve firmu, jejíž výrobky míří do laboratoří po celém světě.

Pokud studuješ biotechnologie, medicínu, farmacii nebo biomedicínské inženýrství, stojí za to si zapamatovat jednu věc: dobrý výzkumný model může být stejně důležitý jako samotné léčivo. Bez něj je těžké poctivě ověřit, zda terapie funguje.

⇑Shrnutí

Projekt SILKink na Univerzitě v Pavii vytvořil hedvábný biotiskový inkoust, z něhož se tisknou trojrozměrné modely kostní dřeně. Jsou měkké a pevné, takže lépe napodobují skutečnou tkáň a buňky méně stresují. Slouží ke zkoumání nemocí kostí, testování léčiv a výrobě krevních destiček a prodává je startup Silk4B. Klinické využití je však ještě několik let vzdáleno.

⇑Pět otázek: skrývá hedvábná kostní dřeň pro tebe nějaká tajemství? (test)