Moderní biomedicína se stále více snaží nahrazovat pokusy na zvířatech laboratorními modely. Zatímco jednodušší tkáně vědci dokážou napodobit, u složitějších orgánů, jako je tenké střevo, naráží na technologické limity. „Tenké střevo je extrémně složitá tkáň – obsahuje několik typů buněk s různorodou funkcí, a navíc se buňky mění podle toho, v jaké části stěny se nacházejí,“ vysvětluje profesor Petr Humpolíček.
Podle něj se vývoj komplikuje také různou mezibuněčnou hmotou, mechanickými vlastnostmi a nutností řídit růstové signály. „Napodobit takový systém mimo tělo je náročné, ale právě to si v projektu klademe za cíl,“ doplňuje.
Vědci využívají hydrogely a formují klky
Základem budou hydrogelové scaffoldy – tedy nosné struktury složené z vrstev, které připomenou různé části střevní stěny. Každá vrstva ponese jiné buněčné typy a bude mít vlastní chemické i mechanické parametry. Výzkumníci vytvoří i charakteristické klky a krypty pomocí přesných 3D tištěných forem.
Do scaffoldů vědci vloží kontrolované gradienty růstových faktorů a vlastností mezibuněčné hmoty. „Naším cílem je, aby si buňky v modelu ‚myslely‘, že jsou doma – ve správné vrstvě, se správnou oporou a signály,“ říká Humpolíček z Fakulty technologické UTB.
Do systému chtějí zapojit i mikrobiom
Na projektu spolupracuje Biofyzikální ústav Akademie věd ČR. Jeho tým přináší zkušenosti se střevními buňkami a výzkumem zánětlivých onemocnění, například Crohnovy choroby. Součástí plánovaného modelu bude i přirozený střevní mikrobiom.
„Na povrchu modelu chceme vytvořit i mikrobiální biofilm. V kombinaci s mikrofluidikou, která bude simulovat tok střevního obsahu, tak vznikne komplexní systém velmi blízký realitě,“ dodává Humpolíček.
Model může pomoci medicíně i s vývojem léků
Nově vyvíjený systém najde využití ve farmacii, při testování léků, ve výzkumu střevních zánětů i v oblasti výživy. Pro vědu představuje eticky významný krok, protože umožní omezit pokusy na zvířatech.
Mohlo by vás zajímat
Výzkum podpořila Grantová agentura ČR částkou 11 milionů korun. Projekt potrvá do konce roku 2027.
