Ceska Pozice

Bioprinting a nanoroboti nejsou futuristické pomůcky na léčení lidí

Věda může v blízké budoucnosti lékařům značně pomoci. Skoro zázračné lékařské zákroky, jež pacientovi umožní navzdory invaliditě chodit, nahradí poškozenou tkáň, vyrobí nový orgán. Ukazuje se, že nemusí jít jen o vědecko-fantastická díla, ale o realitu.

Rani Tolimat 20.6.2020
Věda. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Věda. | foto: Ilustrace Richard CortésČeská pozice
Věda.

Takové brýle vypadají skoro jako každé jiné – dokud si člověk nevšimne malých předmětů na nožičkách. Na jedné se nachází kamera, na druhé sluchátko. A když si je člověk nasadí, začnou se dít věci. Vyzkoušel jsem si to. Podívám se třeba před sebe na hrnek kávy na stole. „Šálek,“ ozve se ve sluchátku. Sáhnu do kapsy, vytáhnu dvoustovku a položím ji vedle hrnku. „Dvě stě korun českých,“ hlásí brýle. „Teď si zkuste něco přečíst,“ ozve se vedle mne pobaveně. Otočím se za hlasem a brýle praví „Irie Meltzer“, protože tak se člověk, který mě oslovil, jmenuje.

Beru noviny složené na stole a brýle mi přečtou titulky článků z celé stránky. Hned první z nich mě zaujal, proto si o něj nahlas řeknu – a kouzelné sluchátko mi jej od začátku do konce dobrou češtinou přečte do ucha. Náramně chytré brýle se jmenují OrCam, na očích mám jejich druhou verzi (ta první umí v zásadě totéž, ale třeba zmiňované titulky ne) a vyrábí je stejnojmenná izraelská společnost coby jednu z nejvyspělejších kompenzačních pomůcek pro zrakově postižené na světě.

Chytré brýle OrCam

„Fungují v podstatě jako regulérní osobní asistent, na rozdíl od něj jsou ovšem k dispozici 24 hodin denně,“ vysvětluje mi Meltzer, obchodní ředitel OrCamu pro střední Evropu. „Díky nim nemusíte svět kolem sebe složitě ohmatávat a hledat Braillovo písmo – brýle vám v zásadě neustále hlásí, co máte kolem sebe.“

Největší devízou chytrých brýlí OrCamu je univerzální použití. Fungují v podstatě jako regulérní osobní asistent, na rozdíl od něj jsou ovšem k dispozici 24 hodin denně.

Podle marketingového ředitele firmy Eliava Rodmana je největší devízou OrCamu univerzální použití: „Třeba při nakupování jsou naše brýle k nezaplacení. Nejenže dovedou číst texty na obalech zboží, ale navíc máme velkou databázi čárových kódů, takže přístroj ví hned ze dvou zdrojů, co má před sebou. Také budete pořád vědět, kolik je hodin, stačí k brýlím natočit typickým pohybem zápěstí – a ani na něm žádné hodinky nemusíte mít, postačí to gesto.“

Kromě toho se OrCam skvěle hodí pro čtení úředních dokumentů: „Když dostanete vyúčtování elektřiny, zajímá vás jen částka, která je někde v textu. Běžný software pro zrakově postižené ji nenajde, musí přečíst celý dokument od začátku, což je k zbláznění,“ usmívá se Meltzer. „OrCam ji vyhledá a přečte hned.“ Také uživateli podrobně popíše místnost, ve které se právě nacházíte, což se hodí v neznámém prostředí v kancelářích, na úřadech a podobně. V Izraeli ještě zůstaneme.

Motorový exoskelet ReWalk

Pochází odtud i další futuristická pomůcka pro postižené – tentokrát pro ty, kdo se po úrazu učí znovu chodit, případně už je jasné, že navždy zůstanou invalidní. Normálně to znamená vozík, ale zařízení ReWalk dává těmto pacientům lepší naději. Jde o motorový exoskelet, za který by se nemuseli stydět ani hrdinové komiksových filmů. „Na první pohled může působit neohrabaně, ale ve skutečnosti s ním lze chodit i po schodech, což je u podobných přístrojů unikátní,“ vysvětluje Yishai Potack, jeden z autorů „futuristického“ pomocného projektu.

„Každý skelet stavíme na míru konkrétnímu pacientovi – nejde jen o rozměry, ale také o kombinaci pohybů, kterých je dohromady nějakých 240 tisíc,“ vysvětluje. „Délka kroku, rychlost, pohyby nohou, to vše se liší. Něco jiného potřebuje mladý zdravý člověk, který rehabilituje po autohavárii, a něco jiného dlouhodobě nemocný pacient, který už nikdy chodit nebude. Proto systém funguje jako kombinace stavebnice a luxusního obleku – vezmeme zákazníkovi míry, zjistíme, co potřebuje, a za pár týdnů je ReWalk hotový.“

Zařízení ReWalk dává pacientům lepší naději. Jde o motorový exoskelet, za který by se nemuseli stydět ani hrdinové komiksových filmů. Na první pohled může působit neohrabaně, ale ve skutečnosti s ním lze chodit i po schodech, což je u podobných přístrojů unikátní.

Zařízení se dvěma motory na každé noze se ovládá tlačítky na zápěstí nebo hlasem, ale reaguje i na pohyb uživatele. „Inspirovali jsme se koloběžkami Segway,“ tvrdí Potack. „Když se člověk nakloní dopředu, ReWalk se rozejde, lehkým záklonem jej zpomalíte nebo zastavíte.“ Měl jsem možnost vyzkoušet si jej v praxi. Funguje skvěle, reaguje na sebemenší podnět a dokážu si představit, že se s ním nemocný po pár dnech sžije natolik, že bude exoskelet fungovat jako „náhradní nohy“.

Koneckonců je za ním i silný osobní příběh a motivace – iniciátorem projektu je totiž vynikající izraelský inženýr Amit Goffer, který po autonehodě ochrnul na všechny čtyři končetiny. „Pomoc pro kvadruplegiky se pro něho tudíž stala zásadní,“ vysvětluje Potack. Že se na 3D tiskárnách vyrábějí různé předměty denní potřeby, ví každý. Informovanější jedinci se nejspíš dočetli, že si lze vytisknout i funkční střelné zbraně nebo třeba celý dům. Ale lidské tkáně, nebo dokonce celé orgány? Podle americko-švédské firmy Cellink to nejen není nesmysl, ale právě tady se skrývá budoucnost medicíny.

„Léčit pomocí farmaceutik je nejen drahé, ale hlavně nespolehlivé,“ tvrdí generální ředitel firmy Eric Gatenholm. „Vývoj běžného léku trvá v průměru dvanáct let a celých 80 procent léků se do finální výrobní fáze vůbec nedostane. Dokážete si představit, kolik peněz a energie se v tom utopí? Vyrobit postiženou tkáň či orgán znovu je mnohem lepší a i snadnější.“ Firma Cellink vyvinula technologii, které se říká bioprinting.

Bioinkoust

„Základ všeho jsou lidské buňky,“ vyprávěl mi Gatenholm na loňské konferenci Pioneers ve Vídni, která je pro technologické vizionáře tím, čím je festival v Cannes pro filmaře (letos se bohužel z pochopitelných důvodů ani jedna z těchto akcí nekonala). Gatenholm tam představil tiskárnu, která by údajně za pár dnů dokázala vyrobit regulérní lidské ucho.

„Buňky se odeberou z tkáně a vloží se do speciálního materiálu – bioinkoustu. Ten se pak používá jako základní stavební materiál pro tisk libovolných struktur. Když se vytvoří základní struktura, přemístí se materiál z tiskárny do inkubátoru, v němž buňky rostou a množí se. Za několik týdnů dozrají natolik, že se v nich začne tvořit kolagen, tedy bílkovina představující základní stavební složku pojivových tkání.“ Nezní to už jako opravdové sci-fi?

Lidské buňky se odeberou z tkáně a vloží se do speciálního materiálu – bioinkoustu. Ten se pak používá jako základní stavební materiál pro tisk libovolných struktur. Když se vytvoří základní struktura, přemístí se materiál z tiskárny do inkubátoru, v němž buňky rostou a množí se. Za několik týdnů dozrají natolik, že se v nich začne tvořit kolagen, tedy bílkovina představující základní stavební složku pojivových tkání.

Svou technologii nabízí Cellink dalším firmám, které ji mohou využít pro různé praktické aplikace. „Jedna izraelská firma nedávno dokázala vytisknout velký funkční kus srdeční tkáně, jiná zase fungující plicní tkáň. Jsem z toho nadšený, protože je vidět, že postupujeme správným směrem. Další partneři v současné době tímto způsobem úspěšně vyrábějí například tkáň jater, pracuje se na slinivce. A náramným úspěchem je také tisk oční rohovky,“ popisuje Gatenholm nadšeně.

A dodává: „Bioprinting se uplatní nejen v medicíně, velkou budoucnost pro něj vidím třeba v kosmetickém výzkumu – kosmetika se po desetiletí testovala na zvířatech, což je zdlouhavé, nákladné a především eticky nesmírně sporné. Něco jiného je používat pokusná zvířata pro lékařské účely, ale když chce nějaká firma vyrobit nový parfém… No a dnes je možné místo zvířete použít umělou lidskou tkáň, což je eticky bez problémů, a navíc je to spolehlivější.“

V roce 1966 natočil britský režisér Richard Fleischer film Fantastická cesta, který měl originální zápletku – paralyzovanému špičkovému vědci (shodou okolností emigrantovi z Československa) v něm putovala krevním řečištěm miniaturní ponorka, aby z jeho mozku „stáhla“ důležité informace pro záchranu světa. „Před deseti nebo dvaceti lety se vědci této představě smáli, ale dnes se ukazuje, že neprávem – dost se totiž blíží tomu, jak náš obor funguje, a co je v něm možné,“ usmívá se český chemik Martin Pumera, světová špička v oboru nanotechnologie s dlouholetou praxí na nejlepších univerzitách po celé planetě.

Miniaturní vrut

Jeho hlavní specializací jsou nanoroboti – miniaturní částice, které lze vypustit lidem do těla a nechat je vykonávat nejrůznější léčebné či diagnostické úkoly. Reagují na různé chemické či fyzikální podněty, čímž lze do jisté míry regulovat jejich pohyb i funkci. V současné době jsou nanorobotické projekty ve fázi testů na zvířatech, ale podle Pumery by se už za nějakých pět deset let mohli miniaturní robůtci (Pumera jim říká „chytrý prach“) ujmout některých zdravotnických výkonů.

Nanorobot se do oka zavrtá pomocí elektromagnetického působení jako miniaturní vrut a je tak maličký, že o něm organismus vůbec neví. Dopraví lék na správné místo a pak ho zase vyšroubujete ven. A není kam spěchat, nanorobot v oku vydrží celé tři týdny, aniž by způsobil jakýkoli zánět nebo podráždění.

„Jako první se nejspíš nanoroboti uplatní v léčbě očí,“ vysvětloval mi. „Při ní je často třeba dopravit na přesně určené místo nějaké antibiotikum. Lze k tomu použít injekční stříkačku přes sklivec, ale to je hodně invazivní. Nanorobot se do oka zavrtá pomocí elektromagnetického působení jako miniaturní vrut a je tak maličký, že o něm organismus vůbec neví. Dopraví lék na správné místo a pak ho zase vyšroubujete ven. A není kam spěchat, nanorobot v oku vydrží celé tři týdny, aniž by způsobil jakýkoli zánět nebo podráždění.“

Kromě oční medicíny se nanoroboti podle Pumery hodí i v dalších oblastech. „Hodně se mi líbí projekt kolegů z Drážďan a Barcelony – spermoroboti. Pomáhají v případě, že jsou spermie málo pohyblivé a nedaří se jim urazit celou cestu až k vajíčku. Nanorobot spermii uzavře do skeletu a vyrazí k cíli podstatně rychleji, než by to zvládaly samotné buňky.“ Nabízí se i další využití: třeba v onkologii, kde by nanoroboti mohli pomoci při léčbě nádorových onemocnění žaludku. I tady je jejich použití mnohem šetrnější než konvenční nástroje, zejména kleště.

V takových případech ovšem jeden nanorobot nestačí, proto jich lékaři vypouštějí do organismu velké množství – takzvané hejno. Pokud jste si vzpomněli na sci-fi román Kořistod legendárního Michaela Crichtona, kde se takové hejno vzbouří a způsobí katastrofu, můžete podle Pumery zůstat v klidu. „Nic podobného nehrozí, nanoroboti nejsou viry ani bakterie – nemohou se rozmnožovat ani zmutovat.“

zpět na článek


© 2020 MAFRA, a.s., ISSN 1213-1385 © Copyright ČTK, Reuters, AFP. Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno bez předchozího souhlasu.