Revoluce v laboratorních testech. Na Moravě vyvíjejí „umělé“ střevo, má nahradit pokusy na zvířatech

V současné vědě platí paradox: přestože technologie pádí kupředu, testování nových léčiv se stále neobejde bez laboratorních potkanů či myší. Tento etický i vědecký oříšek se nyní snaží rozlousknout odborníci z Fakulty technologické a Centra polymerních systémů Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně ve spolupráci s Biofyzikálním ústavem Akademie věd ČR v Brně.

Jejich společný projekt s názvem Exit & Sit má ambiciózní cíl, a to vytvořit laboratorní model tenkého střeva, který bude „myslet“ a fungovat jako skutečný lidský orgán.

Vytvořit model kůže nebo dýchacích cest je pro vědu dnes již zvládnutý úkol. Tenké střevo je však jiná liga. Jde o extrémně komplexní systém, kde se na ploše několika metrů čtverečních odehrává neustálý souboj i spolupráce mezi miliardami bakterií, imunitním systémem a buňkami vstřebávajícími živiny.

„Tenké střevo obsahuje několik typů buněk s různorodou funkcí, a navíc se tyto buňky mění podle toho, v jaké části stěny se nacházejí. Naším cílem je, aby si buňky v modelu ‚myslely‘, že jsou doma – tedy ve správné vrstvě, se správnou oporou a signály. Jen tak získáme odpovědi, kterým lze věřit,“ vysvětlil šéf zlínského vědeckého týmu Petr Humpolíček.

Základem modelu jsou tzv. hydrogelové scaffoldy. Jde o nosné materiály, které vědci pomocí speciálních 3D tištěných forem tvarují s přesností na mikrometry. Výsledkem jsou uměle vytvořené střevní klky a krypty: charakteristické výběžky a prohlubně, které mnohonásobně zvětšují povrch střeva a jsou klíčové pro jeho funkci.

Zlínský model se od těch stávajících liší svou komplexností. Vědci do gelové struktury nevsazují pouze buňky, ale snaží se simulovat celé prostředí. To zahrnuje i střevní mikrobiom, tedy přirozenou mikroflóru, která hraje zásadní roli při vzniku zánětů nebo vstřebávání léků.

Aby byla iluze dokonalá, do hry vstupuje mikrofluidika. Ta v modelu simuluje přirozený tok střevního obsahu.

Buňky tak nebudou pouze nehybně „sedět“ v misce, ale budou vystaveny mechanickému tlaku a pohybu tekutin – přesně tak, jako je tomu v živém organismu.

Využití nového modelu je široké. Tým z Akademie věd přináší do projektu expertízu v oblasti zánětlivých onemocnění, jako je například Crohnova choroba. Model umožní studovat, jak tyto nemoci vznikají a jak na ně působí nové typy léčiv, aniž by bylo nutné trápit laboratorní zvířata.

Kromě medicíny najde technologie uplatnění v toxikologii nebo v potravinářství při testování doplňků stravy. Pro farmaceutické firmy by mohl validní model znamenat výrazné zrychlení a zlevnění vývoje léků.

Projekt, který finančně podpořila Grantová agentura ČR částkou 11 milionů korun, potrvá do konce roku 2027. Výzkumníci věří, že po jeho skončení budou schopni nabídnout jednoduchý a funkční návod, jak si takové „střevo“ vyrobit, i dalším laboratořím po celém světě.