Části těla vypěstované v laboratoři
Vypěstovat si chybějící končetinu není žádná věda – pro hvězdici nebo salamandra, tvory, kteří jsou známí tím, že využívají regenerační „superschopnosti“ k nahrazení chybějících rukou a ocasů. Nejsou však jedinými živočichy, kteří dokáží obnovit zničené nebo poškozené části těla. Jeleni dokážou znovu narost až 66 kg. (30 kg) paroží za pouhé tři měsíce. Zebřičky si dokážou znovu vypěstovat srdce, zatímco ploštěnky prokázaly, že si dokážou regenerovat vlastní hlavu.
Pro člověka však platí, že co se ztratí, to se ztratí – nebo ne?
Jednotlivé buňky ve vašem těle jsou neustále nahrazovány, protože se opotřebovávají, což je proces, který se zpomaluje se stárnutím, ale pokračuje po celý lidský život. Tuto častou a viditelnou regeneraci můžete pozorovat i na jednom ze svých orgánů: na kůži. Podle Americké chemické společnosti se člověk každé dva až čtyři týdny zbaví celé vnější vrstvy kůže a ročně tak ztratí asi 18 uncí (510 gramů) kožních buněk.
Obnova kompletních orgánů a částí těla, která je běžnou praxí Pánů času ze seriálu Doctor Who, je však mimo rámec lidské biologie. V posledních letech však vědci úspěšně kultivovali řadu struktur lidského těla, podobných struktur, které byly úspěšně testovány na zvířatech, a malých lidských orgánů známých jako „organoidy“, které se používají ke studiu funkce a struktury lidských orgánů na takové úrovni detailů, která byla dříve nemožná. Zde je několik nedávných příkladů:
Vejcovody
Vědci z Institutu Maxe Plancka pro biologii infekcí v Berlíně vypěstovali pomocí kmenových buněk nejvnitřnější buněčnou vrstvu lidských vejcovodů, struktur, které spojují vaječníky a dělohu. V prohlášení zveřejněném 11. ledna vědci popisují, že výsledné organoidy mají vlastnosti a tvary, které jsou charakteristické pro vejcovody plné velikosti.
Minibrain
Laboratorně vypěstovaný mozek velikosti gumičky na tužky vypěstovali vědci z Ohio State University (OSU) z kožních buněk a strukturálně i geneticky se podobá mozku pětitýdenního lidského plodu. Organoid, který představitelé OSU ve svém prohlášení z 18. srpna popsali jako „měnič mozku“, má funkční neurony s rozšířeními přenášejícími signály, jako jsou axony a dendrity. Na fotografii minimozku jsou štítky označující struktury, které se obvykle nacházejí v mozku plodu.
Mini srdce
Výzkumníci přiměli kmenové buňky, aby se vyvinuly v srdeční sval a pojivovou tkáň a poté se uspořádaly do malých komor a „tloukly“. Na videozáznamu tohoto úspěchu buňky srdečního svalu (označené červeně uprostřed) bijí, zatímco pojivová tkáň (zelený kroužek) upevňuje minisrdce k misce, na které vyrostlo. Kevin Healy, profesor bioinženýrství na Kalifornské univerzitě v Berkeley a spoluautor studie, uvedl ve svém prohlášení. „Tato technologie by nám mohla pomoci rychle prověřit léky, které mohou vyvolat vrozené srdeční vady, a řídit rozhodnutí o tom, které léky jsou během těhotenství nebezpečné.“ Výzkum byl publikován v březnu 2015 v časopise Nature Communications
Minikidney
Tým australských vědců poprvé vypěstoval minikidney, přičemž diferenciací kmenových buněk vytvořil orgán se třemi odlišnými typy ledvinových buněk. Výzkumníci vypěstovali organoid v procesu, který sledoval normální vývoj ledvin. Na obrázku tři barvy představují typy ledvinových buněk, které tvoří „nefrony“, různé struktury v ledvině.
Minilung
Výzkumníci z několika institucí spolupracovali na pěstování 3D plicních organoidů, z nichž se vyvinuly průdušky neboli struktury dýchacích cest a plicní vaky. „Tyto miniprostředky mohou napodobit reakce skutečných tkání a budou dobrým modelem pro studium toho, jak se tvořící se orgány mění s nemocí a jak mohou reagovat na nové léky,“ uvedl Jason R. Spence, hlavní autor studie a odborný asistent interní medicíny a buněčné a vývojové biologie na Lékařské fakultě Michiganské univerzity. Minilungy přežily v laboratoři více než 100 dní.
Minilinky
Minilinky, jejichž kultivace v Petriho misce trvala asi měsíc, vytvořily „oválné, duté struktury“ připomínající jednu ze dvou částí žaludku, uvedl Jim Wells, spoluautor studie a profesor vývojové biologie v Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. Wells řekl časopisu Live Science, že tyto malé žaludky o průměru asi 3 milimetry budou užitečné zejména pro vědce, kteří zkoumají účinky určité bakterie způsobující žaludeční onemocnění. Bakterie se totiž podle něj u zvířat chovají jinak.
Vagína
V dubnu 2014 byla v časopise The Lancet zveřejněna studie popisující úspěšné transplantace laboratorně vypěstovaných vagín, které vznikly vyživováním buněk pacientek na lešení ve tvaru vagíny. Transplantace, provedené o několik let dříve u čtyř dívek a mladých žen ve věku 13 až 18 let, napravily vrozenou vadu, při níž chybí nebo je nedostatečně vyvinutá pochva a děloha. Dospívající dívky byly po dobu osmi let po transplantacích každoročně vyšetřovány a během této doby orgány fungovaly normálně a umožňovaly bezbolestný pohlavní styk.
Penis
Vědci z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine použili králičí buňky k vypěstování erektilní tkáně penisu a laboratorně vypěstované penisy transplantovali králičím samcům, kteří se poté úspěšně pářili. Tento proces je však stále v experimentální fázi a k tomu, aby tým mohl svou práci rozšířit a zapojit do ní lidskou tkáň a subjekty, je zapotřebí schválení amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv. Peníze na studii poskytuje Institut regenerativní medicíny ozbrojených sil USA, protože výzkum by mohl prospět vojákům, kteří utrpěli zranění třísel v boji.
Jícen
Mezinárodní tým vědců na Kubáňské státní lékařské univerzitě v ruském Krasnodaru sestrojil funkční jícen pěstováním kmenových buněk na lešení po dobu tří týdnů; poté tento orgán úspěšně implantovali potkanům. Vědci testovali trvanlivost nového jícnu tím, že jej 10 000krát nafoukli a vyfoukli, umělé struktury implantovali deseti potkanům a nahradili jimi až 20 procent původních orgánů zvířat.
Ušní
Teď si to poslechněte: Vědci vytiskli 3D tiskem lidské uši a kultivovali je tak, že vylisované formy uší pokryli živými buňkami, které vyrostly kolem rámu. Vědci vytvořili formu ve tvaru ucha tak, že vymodelovali dětské ucho pomocí 3D softwaru a poté model poslali do 3D tiskárny. Jakmile měli vědci formu v ruce, vstříkli do ní koktejl živých ušních buněk a kolagenu z krav a „vykouklo ucho“, uvedl server Live Science. Vyrobené uši pak byly na jeden až tři měsíce implantovány potkanům, zatímco vědci vyhodnocovali změny velikosti a tvaru, jak orgány rostly.
Aktuality