Vědcům z Basileje se podařilo vytvořit realistický 3D model lidské kostní dřeně bez použití zvířecích tkání. Tento revoluční systém otevírá cestu k přesnějšímu výzkumu krve, vývoji účinnějších léků a etičtějšímu přístupu v biomedicíně.
Tým vědců z Basilejské univerzity a Univerzitní nemocnice v Basileji dosáhl průlomového úspěchu: vytvořil trojrozměrný model kostní dřeně vyrobený výhradně z lidských buněk, bez použití zvířecí tkáně. Tento systém věrně reprodukuje složitou architekturu kostní dřeně, včetně kostí, cév, nervů a imunitních buněk, a funguje jako miniaturní „továrna na krev“ po dobu několika týdnů.
V kostní dřeni se vytvářejí naše krevní buňky – červené krvinky, bílé krvinky, krevní destičky atd. Když se něco pokazí, jako například u leukémií, lymfomů nebo jiných krevních chorob, je klíčové pochopit, jak toto prostředí funguje. Dosud se v mnoha studiích používaly myší nebo jiné zvířecí modely nebo velmi základní kultury, které nezachycují celou složitost lidské tkáně.
Průlomový objev švýcarského týmu, publikovaný v časopise Stem Cell, se týká endostální niky, mikrozóny, která je zvláště důležitá pro tvorbu krve a rezistenci na léčbu u některých hematologických nádorů. Znovuvytvořením této struktury pomocí lidských buněk mohou vědci studovat, jak hematopoetické kmenové buňky interagují se svým skutečným prostředím v laboratoři, což otevírá dveře k přesnějšímu pochopení krevních chorob.
Tento 3D model kostní dřeně má velký potenciál pro řadu lékařských aplikací. U různých typů rakoviny krve (leukémie, lymfom, myeloproliferativní novotvary atd.) umožňuje testovat, jak se nádorové buňky chovají v reálném lidském prostředí, což umožňuje vyvíjet účinnější terapie.
Funguje také v případech rezistence na léčbu. Některé nádorové buňky se stávají rezistentními, protože prostředí kostní dřeně jim poskytuje ochranu; pomocí tohoto modelu je možné studovat, jak tuto rezistenci odbourat. Další oblastí, kde to může mít dopad, jsou nemoci kostní dřeně: například myelodysplastické syndromy nebo selhání kostní dřeně by mohly být zkoumány pomocí personalizovaných modelů s využitím vlastních buněk pacienta.
Dalším příjemcem bude logicky oblast vývoje léků: mohla by se využít k testování nových léků, přičemž by se zkoušelo, jak působí na lidské krevní buňky, aniž by se muselo tolik spoléhat na zvířecí modely. Totéž platí pro personalizovanou medicínu a technologie spojené s buněčnou obměnou a regenerací: mohla by se využít ke studiu toho, jak regenerovat kostní dřeň po agresivní léčbě (chemoterapii nebo radioterapii).
Podle tiskové zprávy univerzity je jedním z hlavních etických a vědeckých přínosů to, že tento model by mohl výrazně omezit pokusy na zvířatech. Mnoho studií o krvetvorbě (tvorbě krve) a rakovině krve se opírá o myši, ale tento lidský model poskytuje věrnější alternativu skutečné biologie. To je také v souladu se zásadou 3R (Replace, Reduce, Refine) ve výzkumu.
I přes tento pokrok však autoři studie stále upozorňují na důležité výzvy. Jedna z nich souvisí s velikostí: současný model má průměr 8 mm a tloušťku 4 mm, což je pro některé aplikace poměrně velké; zároveň pro jeho využití k testování léčiv a k analýze mnoha látek najednou bude třeba vyvinout menší, škálovatelné verze.
Další překážka souvisí s klinickou personalizací: ačkoli je myšlenka vytvoření kostní dřeně z vlastních buněk pacienta velmi slibná, je třeba ještě podniknout kroky, aby se z ní stala skutečná terapie, zejména pokud jde o bezpečnost a proveditelnost ve velkém měřítku.
Stručně řečeno, tento model lidské kostní dřeně představuje pro biomedicínu převratný objev. Nejenže nám umožňuje studovat, jak se tvoří krev v realističtějším prostředí, ale mohl by urychlit vývoj přesnějších léčebných postupů pro rakovinu, hematologická onemocnění a regenerativní terapie a zároveň snížit závislost na zvířecích modelech. Jedná se o velmi významný krok směrem k etičtější a účinnější medicíně.
Kromě toho by tento model kostní dřeně mohl mít zásadní význam pro lepší pochopení autoimunitních onemocnění a genetických poruch, které ovlivňují tvorbu krvinek. Například nemoci, jako je aplastická anémie, kdy kostní dřeň neprodukuje dostatek krvinek, by mohly být studovány v kontrolovaném prostředí, aby bylo možné vyvinout účinnější léčbu.
Vytvoření tohoto modelu má rovněž význam pro oblast transplantace kostní dřeně. Tyto transplantace tradičně vyžadují kompatibilního dárce, což může být dlouhý a komplikovaný proces. S rozvojem této technologie by se mohlo uvažovat o možnosti generování kostní dřeně z vlastních buněk pacienta, což by snížilo riziko odmítnutí a zvýšilo úspěšnost transplantace.
V neposlední řadě by tento průlom mohl mít významný dopad na výzkum stárnutí. Kostní dřeň se s věkem mění, což ovlivňuje tvorbu krvinek a imunitní systém. Díky tomuto modelu by vědci mohli studovat, jak stárnutí ovlivňuje kostní dřeň, a hledat způsoby, jak tyto účinky zmírnit, což by přispělo k lepší kvalitě života ve stáří.