Poškozenou chrupavku nahradí implantát z 3D tiskárny, tvrdí Vojtová

Mezi průkopníky biomateriálů v České republice patří docentka Lucy Vojtová, která dlouhodobě působí na Fakultě chemické VUT a posledních pět let i na Středoevropském technologickém institutu VUT. Výzkumu v této oblasti se věnuje už více než patnáct let a řada materiálů, na jejichž vývoji se podílela, získala patent. Ačkoliv v posledních letech vsázela spolu s kolegy především na použití kmenových buněk, nyní musí hledat nové cesty. Evropská komise totiž nedávno omezila certifikaci materiálů obsahujících kmenové buňky. Podle Vojtové ale budoucnost medicíny představují především bezbuněčné materiály a 3D tisk.

Čím přesně se zabýváte?
Naše skupina, která patří pod pokročilé polymery a kompozity, se zabývá hlavně výzkumem a přípravou biomateriálů. Zaměřujeme se především na materiály v medicíně. Obecně ale pracujeme i na polymerních materiálech pro průmysl.

Jaký biomateriál tedy připravuje Váš tým?
Připravujeme nové implantáty, které by měly dočasně nahradit postižené tkáně a navodit regeneraci a obnovení tkáně původní. Ať už kostí, chrupavek, kůže nebo teď nově i orgánů. Naše materiály se pak po určité době rozloží na netoxické produkty jako je oxid uhličitý a voda a vstřebají se. Nyní například spolupracujeme s Mezinárodním centrem klinického výzkumu u sv. Anny na obnovení srdce po infarktu.

Vystudovala jste chemii. Kam lze tedy Vaši práci zařadit?
Celý obor se jmenuje tkáňové inženýrství, do kterého vývoj biomateriálů zapadá jako jeden ze zásadních článků. Zároveň do tohoto oboru patří i biologové, fyziologové, lékaři, veterináři a řada dalších. Mezi sebou si pak vzorky postupně předáváme a testujeme.

Jak celý proces vypadá?
Většinou na základě poptávky lékařů vyvineme nějaký materiál, který na trhu chybí. Navrhneme, jak by měl vypadat, připravíme vzorek. Potom materiál předáme biologům, kteří ho osadí kmenovými buňkami. Zároveň testují, zda nejsou dodané materiály toxické, zda na nich buňky vůbec rostou a jsou schopné přetvořit náš materiál na novou tkáň. V momentu, kdy od nich máme zpětnou vazbu, že je materiál vhodný, kontaktujeme veterináře a lékaře. Ti provedou testy na zvířatech, při kterých se ověřuje, zda to funguje tak, jak by mělo. Laboratorní testy jsou totiž ještě velmi daleko od toho, aby to fungovalo i v praxi. Na materiál působí tělní tekutiny a řada dalších faktorů, které ve zkumavce nevysledujeme. V závěru dostaneme zpětnou vazbu, zda to funguje či ne, a případně, co musíme změnit. Celý proces by měl tedy být uzavřený kruh.

Jak materiály připravujete?

V současné době všechno děláme ručně. Stále populárnější ale začíná být 3D tisk, takže jsme začali spolupracovat i s odborníky z této oblasti. Do budoucna se asi budeme snažit všechny umělé tkáně tisknout, protože 3D tisk umožňuje vše počítačově namodelovat a přesně natisknout pacientovi na míru. Navíc můžeme tisknout nové tkáně s různými buňkami, na kterých sledujeme průběh nemocí a reakci na léky. Můžeme například vytvořit materiál, ve kterém podpoříme rakovinné bujení, a lékaři na tom mohou testovat jakákoliv léčiva. Výhodou je i to, že vidíme, jak se buňky chovají v 3D prostředí. Sledovat je na Petriho miskách není tak přesné, protože jsou jen 2D.

Jak dlouho to trvá od nápadu po patent?
Od žádosti až po získání patentu to trvá v průměru přibližně tři roky. Záleží na tom, zda se jedná o národní, evropský nebo světový patent. To pak může trvat i 5 let. Celková doba od prvotního nápadu po návrh patentu je ale mnohem delší, záleží na tom, jak rychle výzkum postupuje. Některé vzniknou třeba už za rok, jiné až za 10 let.

Je v oboru velká konkurence?
Konkurence je v tkáňovém inženýrství veliká, takže musíme být neustále o krok až dva napřed. Celý obor vznikl v osmdesátých letech a od té doby roste zájem o něj exponenciální řadou. Já se s tímto oborem setkala asi před patnácti lety ve Spojených státech, ale jinak do České republiky dorazil asi před deseti lety. Protože jsme začali brzo, tak se nám zatím opravdu dařilo být o krok napřed. Teď ale musíme zabojovat o to, abychom naše materiály dostali na trh a neskončily v šuplíku. Hledáme proto firmy a sponzory, kteří by do toho šli.

Používají se vámi vyvinuté materiály už v praxi?
Materiály se zatím k pacientům nedostaly. Je to především proto, že je vyvíjíme na vysoké škole a ta není příliš zařízená k tomu, aby uváděla novinky na trh. To by měla dělat nějaká firma, která si koupí buď patent, nebo licenci a převede výrobek do provozního měřítka. Navíc musí materiál certifikovat u Státního úřadu pro kontrolu léčiv. To je ovšem velmi časově i finančně náročné a my všechny tyto kroky nejsme schopni bez podpory firem udělat, protože na to nemáme peníze.

Pracujete s kmenovými buňkami. Je to budoucnost medicíny?
Většina materiálů, která na zvířatech fungovala, byla na bázi kmenových buněk. V současné době je ale ve světě trend kmenové buňky moc nikam nedávat, i když všichni vědí, že fungují. Důvodem je obava z toho, že by se jejich množení mohlo zvrhnout a vést k rakovinnému bujení. Začaly se objevovat články na toto téma a všichni se toho lekli. Evropská komise proto pozastavila certifikaci materiálů s kmenovými buňkami. Takže jsme se dostali do slepé uličky, protože máme materiály, o kterých se ví, že fungují, ale nedostanou se mezi lidi.

Co tedy budete dělat?
My jsme se už před pár lety začali rozhodovat, co dál. Určitě kmenové buňky budeme dál testovat alespoň vně těla, ale materiály, které by se měly dostat na trh už jsou bezbuněčné. Nedáváme do nich kmenové buňky, ale něco, čemu říkáme koktejl na bázi proteinů. Ten buňky stimuluje, aby se do materiálu samy v těle pacienta přesunuly. Buňky jsou tak pacienta samotného a nepřidávají se žádné nové. Na tento typ materiálu pro regeneraci kostí už jsme podali i patent. Teď se chceme posunout dál na chrupavky či kůži.

Je něco v těle, co se vám zatím nedaří nahradit?
Velmi těžké je nahradit orgány. Samotné tkáně nejsou až tak komplikované. Orgány ale mají v těle konkrétní funkci, takže je musíme umět nejen vyměnit a podpořit růst nové zdravé tkáně, ale obnovit i jejich funkci. Nahrazovat tkáň srdce proto není stejné jako nahrazovat kus chybějící kosti. Umět obnovit původní funkce proto bude, podle mého názoru, alfou a omegou tkáňového inženýrství v nadcházejících letech.

(zep)

Témata