Magnety mění medicínu: Vědci z MIT pěstují umělé cévy s dosud nevídanou přesností

Věda se neustále posouvá k cíli, kdy bude možné nahrazovat poškozené a nemocné části těla umělými náhradami. Reprodukce orgánů a tkání v laboratoři je však náročný úkol, zejména pokud jde o sítě krevních cév.

Věda se neustále posouvá k cíli, kdy bude možné nahrazovat poškozené a nemocné části těla umělými náhradami. Reprodukce orgánů a tkání v laboratoři je však náročný úkol, zejména pokud jde o sítě krevních cév. Tyto sítě, na úrovni jemných, vláknitých kapilár, jsou mikroskopické – kapiláry mohou být tenké jen 0,005 milimetru, což je 34krát méně než lidský vlas, a propouštějí krevní buňky pouze v jedné řadě.

Tým vědců z MIT nyní publikoval studii v časopise PNAS, která podrobně popisuje metodu pěstování krevních cév v laboratoři s výrazně vyšší přesností než kdykoli předtím. Správné vytvoření krevních cév a tím i průtoku krve je klíčové pro úspěch jakéhokoli orgánu nebo tkáně pěstované v laboratoři, jelikož jemné kapiláry zásobují tkáně kyslíkem a živinami. Nový přístup využívá magnetické síly, které jemně natahují a přitahují buňky krevních cév do požadované pozice.

„Zdravé tkáně závisí na organizovaných sítích krevních cév, ale současné protokoly neumožňují výrobu takových sítí v rámci uměle vytvořených tkání,“ říká strojní inženýrka Ritu Raman z MIT. „Schopnost programovat růst krevních cév pomocí fyzikálních podnětů může umožnit reprodukovatelnou a škálovatelnou výrobu umělých tkání, které lze implantovat do těla k obnovení funkce po vyčerpávající nemoci nebo zranění.“

Systém je založen na malém čipu obsahujícím endoteliální buňky (buňky, které vystýlají krevní cévy), pěstované v laboratoři a suspendované v gelu kolagenu – proteinu, který je jedním z nejdůležitějších stavebních prvků v těle. Do čipu byl také umístěn malý magnet, který byl následně ovládán několika externími magnety ve třech rozměrech. Úpravou síly působící na magnet v čipu mohli vědci určovat, jakým směrem a jakým způsobem nové krevní cévy rostou. Jedná se o upravenou formu stejného přístupu, který vědci dříve použili k vytvoření umělých svalů a nervů. Změnou síly vnějšího magnetického tahu byli vědci schopni kontrolovat délku a počet nově vzniklých cév. I když je projekt stále v rané fázi prototypu, počáteční výsledky jsou velmi slibné.

„Hlavní poznatek je: natahování krevních cév tam a zpět zřejmě zvyšuje počet nových kapilár, které rostou,“ vysvětluje Raman. „Mechanické síly hrají v našich tělech důležitou roli. To znamená, že pokud chceme pěstovat více nebo méně cév, kratší nebo delší cévy, nebo cévy v určitých směrech, nyní víme, jak na to.“

Technicky se tvorba nových krevních cév nazývá angiogeneze. Předchozí metody její umělé reprodukce však neposkytovaly dostatečnou kontrolu. Krevní cévy lze v současnosti 3D tisknout nebo pěstovat z jednotlivých buněk v Petriho miskách plných živin a dalších chemikálií, ale vědci hledali něco, co by fungovalo s větší přesností. „Můžete se pokusit vzorovat chemické podněty, jako jsou růstové faktory, abyste řídili, kde cévy rostou, ale nemůžete to dělat velmi přesně,“ říká Raman. „Potřebujeme tedy jiné typy vzorovatelných podnětů, které nám mohou pomoci budovat tkáně s organizovanými cévami.“