Cena za výzkum bez pokusů na zvířatech

Čisté biotiské tisky: 3D tisk modelů orgánů – bez jakékoli zvířecí složky, to je cílem výzkumného projektu ve skupině profesora Dr. Jense Kurrecka. (© TU Berlin / Jens Kurreck)

Z rukou Dr. Tamary Zietek, Lékaři proti pokusům na zvířatech, obdrží Prof. Dr. Jens Kurreck, profesor aplikované biochemie na TU Berlín, cenu Herbert-Stiller. (© Foto-Digital-Studio Marcus Müller)

Medicínský výzkum je neustále na lovu metod, které by se obejly bez pokusů na zvířatech. Buněčné kultury a především 3D tkáňové kultury z biotiskárny mají velký potenciál. Často však přehlížíme skutečnost, že takzvané biotisky, které se používají k tisku modelů orgánů, nebo používaná kulturmedie obsahují řadu živočišných složek, jako je fetální kálberserum (FKS) nebo želatina. Sdružení Lékaři proti pokusům na zvířatech ocenilo nyní projekt Dr. Johanny Berg a Prof. Dr. Jense Kurrecka, vedoucího Ústavu aplikované biochemie na TU Berlín, cenou Herbert-Stiller. V rámci projektu je vyvíjena metoda „čistého biotisku“. Cílem je tisknout lidské modely orgánů zcela bez použití živočišných produktů.

Podle odhadu Evropské asociace biomedicínského výzkumu z roku 2017 umírá každý rok samostatně mezi jedním a dvěma miliony telat, aby bylo možné vyrobit přibližně 800 000 litrů fetálního kálberserumu, který je celosvětově využíván ve výzkumu. „FKS je stále považován za zlatý standard pro použití v živných médiích pro tkáňové kultury, ale také pro biotisky při orgánovém tisku, protože zásobuje buňky všemi důležitými hormony, růstovými faktory, proteiny, aminokyselinami, minerály a stopovými prvky, které potřebují k přežití,“ říká Johanna Berg. Kromě FKS obsahují biotisky často také Matrigel, což je druh podpůrné gelové látky, která se získává z myší, jež byly předtím infikovány určitým nádorem. Matrigel slouží kultivovaným buňkám jako základ pro růst.

Hlavním zaměřením výzkumu Jense Kurrecka a jeho týmu je zavádění a zkoumání plicních a jaterních modelů orgánů pro medicínský výzkum – s cílem nahradit pokusy na zvířatech. Při tom jsou závislí na použití živných médií a biotisků. „Proto se nám jevilo jako logické vyvinout kompletní metodu, která nevyžaduje žádné látky, jež by musely být získány usmrcením zvířat,“ vysvětluje biochemik. Existují již takzvaná chemicky definovaná živná média bez živočišných složek. Ta však jsou jednak v takovém rozsahu zatím nepoužitelná – každá buněčná kultura musí být na ně individuálně adaptována. Navíc tato média zatím nefungují tak dobře jako FKS. Chemicky definovaná média obsahují směs neživočišných biopolymerů v přesně stanoveném složení. „Nevýhodou stávajících médií je, že se buňky musí speciálně přizpůsobit každému médiu, což obvykle trvá několik týdnů. Navíc postrádají některé vlastnosti, které potřebujeme pro 3D tisk modelů orgánů,“ vysvětluje Jens Kurreck.

Vědci plánují využít cenu Herbert-Stiller, která činí 20 000 eur, k vývoji biotisku pro modely plic a jater, v nichž budou nahrazeny jak FKS, tak Matrigel a želatina. „Vyjdeme z osvědčených základních látek a v následujících dvou letech budeme experimentovat s přídavkem a množstvím různých biopolymerů, růstových faktorů, proteinů atd.,“ říká Johanna Berg. „Pro nás je důležité nejen to, že biotisk udrží buňky naživu, ale také aby při manipulaci, během tisku a později v modelu orgánu splňoval různé vědecké a technické kritéria.“

Chemicky definované médium by mělo mít kromě ohledu na zvířecí blaho i další výhody oproti FKS: „Zajímavé je, že přesné složení FKS je dodnes neznámé. Velmi se liší v složení – v závislosti na tom, odkud pochází. Není tedy možné jej standardizovat. To znamená, že pro srovnatelnost by měly být experimenty vždy prováděny s tou samou šarží, což často není možné. Navíc FKS vždy nese riziko, že je kontaminováno živočišnými patogeny, takže jej nikdy nelze použít pro terapeutické postupy u lidí,“ vysvětluje Johanna Berg. To jsou problémy, které při použití bezzvířecných sér nevznikají.