https://frosthead.com

Slyšte to, 2017: Vědci vytvářejí nové uši pomocí 3D tisku a lidských kmenových buněk

Na začátku byla ušní myš: nahá, růžová a na zádech groteskní ušní štítek podobný velikosti ucha dítěte. Když obraz tohoto „dospělého“ ucha myši - ve skutečnosti kus chrupavky odebraný z kravského kolena a implantovaný do hlodavce - šířil na internetu, šokoval vědce i veřejnost. Navrhl však také potenciál tkáňového inženýrství, který by revolucionizoval možnosti pro ty, kteří potřebovali orgány nebo části těla - v tomto případě ucho.

Související obsah

  • Vědci získali miniaturní lidské žaludky z kmenových buněk
  • Dva nejnovější nositelé Nobelovy ceny otevřeli Pandorovu krabici výzkumu kmenových buněk a klonování

Bohužel se věda ne vždy pohybuje hladkými skoky a mezemi. A tak, o 20 let později, politické a byrokratické překážky znamenají, že geneticky upravené uši stále nejsou komerčně dostupné v USA, kde stovky tisíc lidí utrpěly ušní zranění v důsledku střelných ran, rakoviny uší nebo mikrotií, malformace vnějšího ucha. (V Číně vědci, kteří vyvinuli ušní myš, v současné době testují techniku ​​pěstování chrupavky na uších u lidských pacientů.)

Nyní se tým vědců z USA a Velké Británie snaží toto změnit. Lékaři na kalifornské univerzitě v Los Angeles a v Centru regenerativní medicíny v Edinburghu zdokonalili novou techniku ​​pro pěstování plně formovaného lidského ucha pomocí vlastních kmenových buněk pacientů. Začíná 3D-potištěnou polymerní formou ucha, která je potom implantována kmenovými buňkami získanými z tuku. Jak se tyto kmenové buňky diferencují na chrupavku, polymerní skafol se degraduje a zanechává celé „ucho“ vyrobené ze zralých chrupavkových buněk.

Nový přístup by mohl „změnit všechny aspekty chirurgické péče“, říká Dr. Ken Stewart, jeden z vědců a plastický chirurg v Královské nemocnici pro nemocné děti.

Vědci se zaměřují na děti s mikrotrií, vrozenou deformitou, která způsobuje nedostatečné rozvinutí uší pacientů. Podmínkou je, že lidé mají zahnutý kus chrupavky a kůže na jedné nebo obou stranách hlavy, spolu s řadou problémů se sluchem. Pokud v současnosti pacient s mikrotriemi potřebuje nové ucho, musí chirurg do těla vstoupit a vypůjčit si chrupavku z žebra. Chirurg poté vyřezává chrupavku do tvaru ucha, vloží ji pod kůži na stranu hlavy pacienta a nahoře štěpuje více kůže. Metoda je riskantní a složitá a nevytváří ucho, které se skutečně cítí jako součást pacienta.

Pro novou techniku ​​používá Stewart 3D skener Artec k vytvoření digitálního modelu neovlivněného ucha pacienta, aby bylo možné jej vytisknout. (Pokud má pacient s mikrotriemi dva zasažené uši, použije Stewart jako model ucho člena rodiny.) Model je vyroben ze zvláštních syntetických polymerů, které vědci zjistili, že jsou atraktivní pro kmenové buňky - to znamená, že kmenové buňky mají tendenci západka na. Jeho kolegové, odborník na regeneraci tkání Bruno Péault a klinický odborník na plastickou chirurgii Chris West, poté injektovali 3D-potištěný model kmenovými buňkami, které jsou vyčištěny z tkáně pacienta pomocí třídiče buněk.

Klíčem k tomuto procesu je skutečnost, že kmenové buňky jsou odvozeny od tuku. Za prvé, extrakce kmenových buněk je mnohem méně invazivní než provádění extrakce kostní dřeně. Tuk však také obsahuje nejlepší druh kmenových buněk pro tento druh procesu, protože jsou hojné a snadno extrahovatelné, jak vědci prokázali v novinách zveřejněných loni v březnu v časopise Stem Cell Research & Therapy. Tuková tkáň navíc obsahuje mezenchymální kmenové buňky: silné kmenové buňky, které mají schopnost růst na novou kost, chrupavku, svaly a tuk.

Vědci zdůrazňují, že tato technologie má potenciál jít daleko za mikrotrii. Platí také pro pacienty, kteří přišli o rakovinu ucha nebo kteří potřebují jiné části těla vyrobené z chrupavky - například nový nos, nové kolenní klouby nebo kyčelní klouby. Bylo by dokonce užitečné pro pacienty, kteří mohou potřebovat více tuku; řekli, že kdyby byli zasaženi do obličeje a ztratili dobrý kus jejich lícní kosti.

Tak proč to trvalo tak dlouho?

Výzkum kmenových buněk v USA, zejména výzkum týkající se embryonálních kmenových buněk, již dlouho přitahoval konzervativní a náboženské skupiny. Federální financování výzkumu embryonálních kmenových buněk bylo za druhé Bushovy administrativy v roce 2001 značně omezeno. Přestože prezident Obama později zvrátil Bushův prezidentský řád a otevřel dveře pro další výzkum kmenových buněk v roce 2009, zůstávají pozůstatková omezení. Obecné pokyny, které se objevují ve všech studiích v USA, „do jisté míry brzdily výzkum kmenových buněk v Americe“, uvádí West of University of Edinburgh.

Jinými slovy, dokonce i výzkum zahrnující dospělé kmenové buňky - stejně jako mezenchymální kmenové buňky, které používá tým West - - má tendenci se s touto kontroverzí soustředit. "Konzervativní strana společnosti nechce mít nic společného s výzkumem embryonálních kmenových buněk a bohužel ji vyhodili s koupací vodou, " říká West. "Protože došlo k takové opozici vůči výzkumu kmenových buněk, zastavilo se to v mnohem širší oblasti výzkumu než u embryonálních kmenových buněk."

Ve Velké Británii musí vědci požádat o etické schválení nezávislou skupinou odborníků a laiků, kteří návrh zkoumají na úrovni, kterou jiné typy výzkumu nevyžadují. Čína je naproti tomu známá tím, že má jednu z nejvíce neomezených politik dohledu nad kmenovými buňkami na světě. „[Čína] je velmi uvolněná, pokud jde o klinická hodnocení a vyšetřování na lidech a kmenových buňkách, “ říká Péault z University of Edinburgh a University of California. "Jejich předpisy jsou určitě mnohem uvolněnější než naše."

"Měli náskok, " říká West. "To neznamená, že udělali něco špatného, ​​znamená to jen, že musíme jít delší cestou, abychom se dostali ke stejnému bodu."

Péault přisuzuje pomalé přijímání a veřejné uvolňování této technologie starodávným pohledům na medicínu a nové povaze nové techniky. "Je to velmi speciální projekt." V tomto projektu je téměř něco uměleckého, “dodává a poznamenává, že Stewart vyřezává většinu uší, které vytváří ručně. Přestože tým stále pracuje s agenturou FDA, aby získal souhlas s prací s lidskými pacienty, Péault stále doufá, že tuto techniku ​​dokážou dokončit a během několika měsíců ji aplikovat na pacienty.

„V ideálním případě to moji kolegové budou moci využít, " říká. „Velmi mě zajímá skutečný lékařský dopad, který bude mít."

Poznámka editora, 3. ledna 2017: Tento článek původně uváděl, že pro tisk modelu uší byl použit 3D skener Artec; ve skutečnosti se používá ke skenování ucha pacienta.

Slyšte to, 2017: Vědci vytvářejí nové uši pomocí 3D tisku a lidských kmenových buněk