Martin Kysilka, 12. LEDNA 2018

V čem je problém: V současné době žije v České republice přes 770  tisíc diabetiků, z toho přibližně 55 400 diabetiků 1. typu a 717 300 diabetiků 2. typu. Na celém světě je cca 215 milionů diabetiků. Z tohoto množství připadá 7,5-10 % na diabetiky I. typu. Lidé, kteří trpí diabetes 1. typu, jsou odkázáni na každodenní injekční aplikaci inzulinu.

Inzulin produkující buňky Langerhansových ostrůvků je možné vytvářet prostřednictvím kmenových buněk, jejich produkce však vyžaduje dlouhodobé podávání imunosupresivních léků, aby tělo buňky úspěšně přijalo.

Jedním z dosavadních řešení vyhnutí se nechtěné reakce imunitního systému je obalení těchto buněk hydrogelovou vrstvou. Protože však tyto kapsle nejsou vzájemně nikterak propojeny a jsou jich tisíce, činí velký problém, je posléze dostat z těla ven. To může zapříčinit vznik nádoru.

Řešení: Minglin Ma a jeho tým z Cornell University se pro řešení těchto vedlejších účinků inspirovali u pavoučích vláken. Pavoučí vlákno je totiž schopné udržet vodu na povrchu, aniž by ji vsáklo.

Vědci se nejdříve pokusili kapsle s buňkami Langerhansových ostrůvků spojit speciálním polymerovým vláknem. Posléze ale zjistili, že nejlepší řešení je obalit každé vlákno zvlášť.

Na jednotlivá ionizovaná nanoporézní vlákna, jež uvolňují kalcium, vědci nanesli tenkou vrstvu alginátového (chemicky vyrobený materiál z hnědých mořských řas) hydrogelu s buňkami Langerhansových ostrůvků. Hydrogel se na spirálovité nanoporézní vlákno přilepil – stejně jako se kapky vody lepí na pavučinu.

Princip zesílených alginátových vláken vychází z pavoučích vláken. Podle Minglin Ma jsou však alginátová vlákna mnohem účinnější, protože hydrogel pokryje každé vlákno rovnoměrně. „Mezi jednotlivými kapslemi nejsou žádné mezery. V případě pavučiny vznikají mezi korálky vody mezery. V našem případě by takové mezery mohly tkáň potrhat,“ vysvětliuje Minglin Ma.

Vlákno TRAFFIC (Thread-Reinforced Alginate Fiber For Islets enCapsulation) neboli zesílené alginátové vlákno má potenciál pro mnohem širší lékařské využití. Mohlo by být například využíváno při minimálně invazivních laparoskopických operacích.

Při testování na myších se hladina glukózy vrátila do normálu už po dvou dnech od implantace 2,5 centimetru zesíleného alginátového vlákna. Zajímavé je, že tento stav vydržel až tři měsíce.

Skvěle dopadlo i použití alginátového vlákna při laparoskopických operacích u psů, kdy bylo úspěšně implantováno a posléze odstraněno 25 cm TRAFFICu.

Dopad: Již jsme byli svědky vytištěných orgánů z 3D tiskárny. TRAFFIC je však první případ léčby prostřednictvím „orgánovitých“ nástrojů, které je možné jak implantovat tak vyjímat. Přichází doba minimálně invazivních bio nástrojů, jež dokážou léčit jak krátkodobá zranění, tak dlouhodobé život ohrožující choroby.