Sztuczny jelit ma ograniczyć testy na zwierzętach

W laboratorium przygotowywane są komórki. (HSKL/Lukas Mohr)

Niezbędny dla naukowców jest dobrze wyposażony czysty pokój w lokalizacji Zweibrücken. (HSKL/Rainer Lilischkis)

Testy na zwierzętach są często nieodzowne, jeśli chodzi o badania medyczne. Gdyby udało się teraz wyhodować funkcjonalne narządy w laboratorium, można by znacznie ograniczyć lub nawet całkowicie zrezygnować z testów na żywych organizmach. Taki właśnie cel przyświeca projekt „Tissue Engineering von Geweben in komplexen Hydrogelen mittels dreidimensionaler elektrischer und magnetischer Stimulation” prowadzony na Hochschule Kaiserslautern. Na ten cel naukowcy otrzymali dofinansowanie w wysokości miliona euro od Fundacji Carl-Zeiss.

Inżynieria tkankowa (tzw. tissue engineering) pełnych funkcji, złożonych tkanek i narządów, stanowi wyzwanie dla medycyny regeneracyjnej. Dzięki technikom druku 3D możliwe jest już generowanie struktur, które przynajmniej morfologicznie przypominają narządy. Obecnie można łączyć komórki i biomateriały oraz drukować je warstwa po warstwie, tworząc elementy biomedyczne o właściwościach zbliżonych do naturalnej tkanki. Jednak proces druku naraża komórki na ogromny stres, wiele z nich nie przeżywa procedury. „W naszym projekcie stosujemy bardziej przyjazne dla komórek podejście, które umożliwia celowe wpływanie na wzrost komórek pod wpływem pól magnetycznych i elektrycznych”, informuje prof. Monika Saumer z lokalizacji Zweibrücken na Hochschule Kaiserslautern, która wraz z dziewięcioma innymi grupami badawczymi bierze udział w tym interdyscyplinarnym projekcie. Naukowcy będą rozwijać mikro-elektro-mechaniczny system (MEMS), w którym dzięki połączeniu mikro- i nanobudowli będą generowane złożone pola stałe i zmienne o różnych natężeniach, oddziałujące na komórki.

„Wprowadzamy hydrożel, produkt podobny do żelu, wraz z żywymi komórkami do pojemnika. Pola elektryczne i magnetyczne, których używamy do sterowania wzrostem komórek, występują również w naturze. Naszym celem jest, aby użyte komórki nerwowe i mięśniowe, lub ich prekursorowe komórki, były histologicznie poprawnie ułożone i zrosły się w funkcjonalną jednostkę tkankową”, mówi prof. Saumer. „Z literatury i własnych badań znamy wielkości pól elektrycznych i magnetycznych, które mają wpływ na wzrost komórek. Teraz musimy jeszcze znaleźć optymalną kombinację natężenia sygnału i częstotliwości.” Na końcu powstanie funkcjonalny odcinek jelita. Tkanka jelitowa może być następnie wykorzystywana do testów leków lub badań nad wpływem składników odżywczych. Testy na zwierzętach zostaną więc zredukowane lub nawet wyeliminowane. „Może uda nam się w ciągu pięciu lat przeprowadzić pierwsze testy leków”, zauważa prof. Saumer. Już teraz w projekt zaangażowane są dwie firmy z sektora farmaceutycznego. Również w dłuższej perspektywie możliwe jest wykorzystanie jelita jako zamiennika uszkodzonego lub brakującego odcinka jelita u ludzi, dodaje Saumer.

Projekt na Hochschule Kaiserslautern rozpoczyna się 1 kwietnia, zatrudnionych zostanie w sumie pięciu nowych pracowników. Oprócz dofinansowania od Fundacji Carl-Zeiss, Hochschule Kaiserslautern wesprze projekt kwotą 150 000 euro. Okres finansowania to trzy lata.

O Fundacji Carl-Zeiss

Fundacja Carl-Zeiss dąży do tworzenia przestrzeni dla przełomowych odkryć naukowych. Jako partner wybitnych naukowców wspiera zarówno badania podstawowe, jak i badania ukierunkowane na praktykę oraz nauczanie w dziedzinach STEM (matematyka, informatyka, nauki przyrodnicze i technika). Założona w 1889 roku przez fizyka i matematyka Ernsta Abbe, jest najstarszą prywatną fundacją wspierającą naukę w Niemczech. Jest wyłącznym właścicielem firm Carl Zeiss AG i SCHOTT AG. Jej projekty są finansowane z dywidend wypłacanych obu spółkom fundacyjnym.