Našli spôsob ako opraviť srdcové tkanivo po infarkte záplatami z listov špenátu

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Vedci z WPI menia listy špenátu na živé srdcové tkanivo.

• Kľúčom je odstránenie rastlinných buniek, čím vznikne celulózové lešenie.

• Jemné žilky listu fungujú ako dokonalá náhrada ľudských ciev.

Tkanivové inžinierstvo čelí desaťročia jednému zásadnému problému. Hoci vedci dokážu v laboratóriu vypestovať ľudské bunky, ako sú napríklad kardiomyocyty, nedokážu udržať pri živote nič väčšie ako tenký plátok tkaniva. Problémom nie je rast buniek, ale ich logistika: bez prísunu krvi odumrú.

Súčasné techniky, vrátane sofistikovanej 3D tlače, zlyhávajú pri pokuse o vytvorenie extrémne jemnej a komplexne rozvetvenej siete kapilár, ktorú sietnica, oblička alebo srdce vyžadujú. Bez funkčného cievneho systému, ktorý by dodával kyslík a živiny hlboko dovnútra, sa každé umelo vypestované tkanivo rýchlo "udusí".

Výskumníci z Polytechnického inštitútu vo Worcestri (WPI) však našli geniálne riešenie na mieste, kde by ho čakal málokto – v obyčajnom špenátovom liste. Tím si všimol, že vaskulárna štruktúra rastlinného listu sa prekvapivo podobá zložitej sieti, ktorá zásobuje krvou ľudské tkanivá.

Zdroj foto: WPI / sciencedirect.com

Ako poznamenala jedna z autoriek štúdie, Tanja Dominko, tento systém v rastline slúži na identický účel transportu tekutín. Namiesto toho, aby sa vedci snažili prírodu napodobniť a zložito ju tlačiť na 3D tlačiarni, rozhodli sa ju jednoducho "požičať si".

Zdroj foto: WPI / sciencedirect.com

Kľúčom je proces nazývaný "decelularizácia". Vedci ponorili špenátové listy do špeciálneho roztoku detergentov. Tento kúpeľ z listov doslova "vypral" všetky rastlinné bunky, chlorofyl a genetický materiál. Po tomto procese zostal z listu len priesvitný, biely "duch".

Zdroj foto: WPI / sciencedirect.com

Táto zvyšná štruktúra je v podstate len kostra z celulózy, ktorá detailne kopíruje pôvodnú cievnu sieť listu. Ukázalo sa, že tento celulózový skelet je pre ľudské bunky nielen neškodný, ale je s nimi plne biokompatibilný. Následne tím pod vedením Glenna Gaudettea "naočkoval" toto celulózové lešenie živými ľudskými srdcovými bunkami.

Zdroj foto: WPI / sciencedirect.com

Bunky sa na povrchu nielen úspešne uchytili, ale začali rásť a organizovať sa pozdĺž jemných žiliek listu. Výsledok, publikovaný v časopise Biomaterials, bol ohromujúci. Po piatich dňoch kultivácie sa bunky na špenátovom lešení začali spontánne a synchronizovane sťahovať.

Zdroj foto: WPI / sciencedirect.com

Špenátový list, transformovaný na hybridné tkanivo, doslova začal "biť" ako miniatúrne srdce. Týmto sa potvrdilo, že celulózová štruktúra poskytuje bunkám správne mechanické signály, aby sa zorganizovali do funkčného svalu. Aby vedci dokázali, že žilky sú skutočne funkčné, napojili na pôvodnú stonku listu pumpu a prečerpali cez ňu tekutiny.

Zdroj foto: WPI / sciencedirect.com

Sieť sa ukázala ako plne priechodná. V ďalšom kroku úspešne preukázali aj prietok mikroguličiek o veľkosti ľudských červených krviniek. Tým potvrdili, že systém dokáže transportovať kyslík a živiny presne tak, ako to robia ľudské kapiláry. Cieľom tímu nie je vypestovať celé nové srdce. Zameriavajú sa na vytváranie funkčných "záplat" zo zdravého srdcového svalu.

Tieto záplaty by v budúcnosti mohli byť implantované pacientom na opravu poškodenia svaloviny po infarkte. Úspech so špenátom navyše otvára dvere pre využitie iných rastlín. Tím už skúma napríklad petržlen a dokonca sa objavili teórie, že decelularizované drevo by sa pre svoju pevnosť mohlo jedného dňa použiť na opravu ľudských kostí.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Táto metóda rieši najväčšiu prekážku v tkanivovom inžinierstve – vytvorenie funkčnej cievnej siete. Využitím lacných, dostupných a eticky nezávadných prírodných štruktúr zo špenátu sme o krok bližšie k reálnej oprave poškodených ľudských orgánov.

^{Foto: tvovermind.com foto: depositphotos.com}

Zobrazit Galériu