Priadka morušová v laboratóriu: ako vytlačiť kostnú dreň + test

Obsah

• Odkiaľ sa berú krvné doštičky
• Tlačiareň, ktorá tlačí hodvábom
• Príliš tvrdé na to, aby bolo realistické
• Prečo práve hodváb
• Z univerzitného pracoviska k startupu
• Atrament, ktorý mení farbu
• Čo z toho má študent?
• Zhrnutie
• Päť otázok: skrýva hodvábna kostná dreň pre teba nejaké tajomstvá? (test)

⇑Odkiaľ sa berú krvné doštičky

Keď sa porežeš, telo zareaguje okamžite: vytvorí krvné doštičky, ktoré pomáhajú krvi zrážať sa. Tento proces riadia megakaryocyty — obrie bunky ukryté v kostnej dreni. Dbajú na to, aby doštičiek nebol nedostatok, keď sú potrebné.

Problém je v tom, že tento mechanizmus nefunguje vždy tak, ako má. Narušiť ho môže leukémia, vírusové infekcie alebo choroby krvi a pacient je potom náchylnejší na poranenia. Aby vedci mohli účinne hľadať liečbu, musia dobre chápať, čo sa v dreni deje. A na to potrebujú spoľahlivý model.

⇑Tlačiareň, ktorá tlačí hodvábom

Tu prichádza na rad projekt SILKink, financovaný Európskou radou pre inovácie. Jeho tím postavil stroj na tlač biotlačového atramentu, ktorý ako základný materiál využíva hodváb. Zariadenie vytvára trojrozmerné modely kostnej drene, ktoré možno následne osadiť živými bunkami.

Takéto modely umožňujú skúmať choroby kostí a tiež vyrábať krvné doštičky ex vivo, teda mimo tela. Táto inovácia by mohla výrazne posilniť európsky lekársky výskum a viesť k liekom šitým na mieru a k personalizovanej medicíne — kľúčovému cieľu stratégie EU4Health.

Projekt koordinuje Alessandra Balduini z Oddelenia molekulárnej medicíny na Univerzite v Pavii v Taliansku. Ako hovorí, „cieľom projektu bolo pomocou hodvábneho atramentu zistiť, či môžeme tento systém použiť na štúdium liekov.“

⇑Príliš tvrdé na to, aby bolo realistické

Balduini a jej tím vyvíjajú modely kostnej drene už roky a zdokonaľujú ich mechanizmy aj klinické stránky. Presne teda vedia, kde je problém. Biotlačový atrament musí poskytnúť dostatok štruktúry, aby sa megakaryocyty mohli diferencovať. Existujúce modely to zvládajú celkom dobre, majú však jednu chybu: nie sú dosť mäkké na to, aby verne napodobnili skutočné tkanivo kostnej drene.

To nie je maličkosť. Ak štruktúra nie je dobre vystihnutá, bunky sú vystavené stresu a poškodzujú sa, čím sa mení ich DNA. To zakrýva účinok testovaných liekov a sťažuje rozpoznanie dobrých terapií.

⇑Prečo práve hodváb

Vedci zvolili prírodné vlákno získavané zo zámotkov domestikovaných priadok morušových. Na tento účel má hodváb niekoľko predností:

• je pružný,
• je neuveriteľne pevný,
• funguje ako účinný prostriedok na dopravu liekov,
• poskytuje materiál, ktorý je mäkký a zároveň odolný — a teda bližší skutočnému tkanivu drene.

Výsledok? Bunky sa v takomto prostredí cítia ako doma. Balduini vysvetľuje: „Keďže napodobňujeme kostnú dreň, bunky sú v stave podobnom fyziologickému, majú teda menej poškodenú DNA, menej stresu, menej zápalu. Vplyv lieku tak možno skúmať v skutočnom systéme.“

⇑Z univerzitného pracoviska k startupu

Jedným z hlavných výsledkov projektu je startup Silk4B. Firma komercializuje pokročilé 3D modely kostnej drene vyvinuté tímom a súvisiace výrobky na báze hodvábu. Kupujú ich vedci, farmaceutické spoločnosti aj akademické pracoviská po celom svete.

„Dávame výskumníkom možnosť používať vo svojich experimentoch modely kostnej drene, ktorým môžu naozaj dôverovať,“ poznamenáva koordinátorka.

⇑Atrament, ktorý mení farbu

Tím sa tým nechce zastaviť. Atrament získal schopnosť meniť farbu, čo uľahčuje odčítanie akýchkoľvek zmien v systéme. Súčasne pokračuje práca na hodvábnej platforme kostnej drene, ktorá by umožnila hromadnú výrobu krvných doštičiek na transfúzie.

Vedci skúmajú aj ďalšie využitie svojich modelov, napríklad kultiváciu buniek pacientov a sledovanie, ako reagujú na lieky. Dúfajú, že systém sa nakoniec bude používať v klinickej praxi, hoci to ešte potrvá niekoľko rokov.

⇑Čo z toho má študent?

Tento príbeh dobre ukazuje, ako blízko seba dnes rôzne odbory ležia. Je tu bunková biológia, práca s materiálmi, 3D tlač, výskum liekov a nakoniec biznis. Nápad z univerzitného pracoviska sa zmenil na firmu, ktorej výrobky mieria do laboratórií po celom svete.

Ak študuješ biotechnológie, medicínu, farmáciu alebo biomedicínske inžinierstvo, oplatí sa zapamätať si jednu vec: dobrý výskumný model môže byť rovnako dôležitý ako samotný liek. Bez neho je ťažké čestne overiť, či terapia funguje.

⇑Zhrnutie

Projekt SILKink na Univerzite v Pavii vytvoril hodvábny biotlačový atrament, z ktorého sa tlačia trojrozmerné modely kostnej drene. Sú mäkké a pevné, takže lepšie napodobňujú skutočné tkanivo a bunky menej stresujú. Slúžia na skúmanie chorôb kostí, testovanie liekov a výrobu krvných doštičiek a predáva ich startup Silk4B. Klinické využitie je však ešte niekoľko rokov vzdialené.

⇑Päť otázok: skrýva hodvábna kostná dreň pre teba nejaké tajomstvá? (test)