Celé naše tělo je složené z miliard buněk různých typů, které tvoří jednotlivé orgány jako kostky stavebnice. Abychom se nerozsypali na chaotickou hromadu základních kostiček, musejí u sebe jednotlivé buňky držet podobně jako díly domečku z lega.
Dokážou se přidržovat jedna druhé navzájem nebo se přichycují k hmotě kolem sebe. Právě tato mezibuněčná hmota tvoří jakési přirozené lešení nejrůznějších útvarů našeho těla. V posledních letech se vědci snaží nahradit tuto přirozenou oporu poškozených tkání či orgánů umělými strukturami, které porůstají živé buňky z pacientova těla. Světlo světa tak spatřil nadějný obor moderní medicíny – tkáňové inženýrství.
DEJ SE DOHROMADY
Buňky se v našem těle neseskupují náhodně. Různé typy buněk se cítí nejpohodlněji na určitých místech, kde se ochotně uchytí a rostou. Tak je zajištěné, že každá tkáň vzniká tam, kde je jí nejvíc zapotřebí. „Na povrchu buněk i hmoty kolem nich je celá řada různých vazebných míst, ke kterým se mohou přichytit další buňky,“ vysvětluje doktorka Lucie Bačáková z Fyziologického ústavu Akademie věd v Praze Krči. „Mají podobu krátkých řetězců aminokyselin nebo jiných chemických látek. Pro buňku pak představují jakýsi popis prostředí, do kterého se dostala. Když narazí na správný chemický vzkaz, uchytí se a začne růst.“ Funguje to podobně jako sestavování řetízků z kdysi tak populárních „céček“. Buňky samotné mají na svém povrchu další chemické látky, které pasují do některých vazebných míst z okolí. Když se setkají odpovídající „ocásky“ chemických vzkazů, zapadnou do sebe jako zámek a klíč. Někdy dokonce dokážou buňce prozradit, jakým způsobem se má dál vyvíjet, aby zdárně splnila své poslání v těle. „Chemické libůstky různých buněk musíme respektovat, i když se snažíme vytvářet náhrady poškozených orgánů na umělých materiálech,“ vysvětluje doktorka Bačáková. „Jestliže chceme vyrobit například umělou krevní cévu pokrytou výstelkou ze živých buněk, musíme vytvořit takový povrch, na kterém se uchytí právě a jenom buňky tvořící výstelku v původních cévách pacienta.“ Takový úkol však není zdaleka tak jednoduchý, jak vypadá. Kromě již popsaných chemických vzkazů vstupují do hry i další vlastnosti jako je tvrdost, drsnost, kyselost nebo smáčivost nabízeného místa pro buněčný růst. Svou roli hraje i nejjemnější struktura vytvářeného povrchu. „Buňky jsou stejně vybíravé jako my sami. Vy byste si také sedli raději na hladkou židli než na sedadlo pokryté ostrými výstupky a hrboly,“ říká doktorka Bačáková. Povrch umělého materiálu proto musí být tvarovaný tak, aby do něj snadno zapadly povrchové molekuly požadovaných buněk či látek, na které se buňky vážou. Zde podává tkáňovým inženýrům pomocnou ruku další z moderních vědních oborů – nanotechnologie. Při uzpůsobování struktury povrchů se přitom používají suroviny, nad kterými by se zaradoval leckterý klenotník – například nanokrystalický diamant nebo nanočástice zlata. V podstatě se jedná o vrstvičky těchto prvků s nerovnostmi menšími než sto nanometrů, které napodobují tvar molekul přirozené mezibuněčné hmoty.
OD BUNĚK K ORGÁNŮM
Přesvědčit buňky, aby rostly tam, kde odborníci chtějí, je jen polovinou úspěchu. Konečným cílem je z takového spojení umělého lešení a živých buněk vyrobit funkční náhradu za poškozený lidský orgán nebo jeho část. „Ideálním řešením by byla umělá opora z takových látek, které by se za nějaký čas v těle pacienta vstřebaly. Zbyla by pak náhrada poškozené části orgánu tvořená pouze pacientovou vlastní tkání,“ popisuje plány do budoucna doktorka Bačáková. Proces by se pak opravdu podobal použití pravého lešení, které dělníci po dokončení budovy rozeberou. K takovému výsledku však vede ještě dlouhá cesta. Vědci zatím musejí postupovat od jednoduššího ke složitějšímu. V případě tkáňového inženýrství to znamená nejdřív přimět buňky, aby kolonizovaly dvourozměrnou umělou destičku, pak přejít na trojrozměrnou kostru orgánu a teprve pak předat výsledek ke klinickému testování. K přípravě umělých matric pro výsadbu buněk se přitom používají materiály, do kterých by to řekl jen málokdo. Najdeme mezi nimi i surovinu pro výrobu PET láhví na limonády nebo polymer, ze kterého se vyrábí úspěšná membrána GORE-TEX pro outdoorové oděvy či obuv. Vědci však experimentují i s kovy jako je titan, keramickými náhradami nebo kompozity – materiály složenými z různých typů surovin. Mohou tímto způsobem zdokonalovat i umělé náhrady, které již v současnosti lékaři implantují do těl pacientů.,
