Plíce jsou orgán, který nedorůstá. Regenerace tkáně probíhá jen částečně a to pouze na mikroskopické úrovni. V případě vážného problému s plícemi nezbývá, než provést transplantaci. Aby se cizí tkáň neodhojila, utlumuje se imunitní systém. Plíce jsou ale ideální vstupní branou pro infekci. Léky přidušený obranný systém infekce obtížně zvládá a lékaři pak musí dočasně vysadit imunosupresiva. 

Bílé krvinky ale nejsou dost chytré a po snížení dávek léků často začnou místo proti bakteriálním vetřelcům napadat novou plíci, až ji nakonec zničí. Nemůžeme jim to mít za zlé, protože za celou dobu naší evoluce se s něčím podobným neměly možnost setkávat a jinak skvělý dizajnér na možnost reparace cizími náhradními díly nepamatoval. Proto je jakákoliv zpráva o možnosti udělat náhradu z vlastních buněk tak povzbudivá. Zpráva z Yale je nadějí pro mnohé, pro které je transplantace jedinné řešení a jimž statistika nakloněna není. Deseti let po zákroku se dožívá jen 10 – 20% pacientů. Dokonce i k lidem s transplantovaným srdcem je osud blahosklonnější. Z nich deset let přežije celá polovina. Je to tím, že plíce jsou komplikovanější orgán, tvořený vícero druhy specializovaných buněk.

Zprávám v tisku (viz i náš název a úvodní věta) se co do správnosti konstatování nedá nic vytknout. Svádí ale k tomu myslet si, že jsme již zvládli transplantaci a že zachraňování životů může každou chvíli začít. Ani náhodou. Vědci si zatím pouze ověřili, že se jim tkáň, která vyměňuje plyny, podařilo vypěstovat. To se jim ale již dařilo i na Petriho misce a nyní nejde o nic moc jiného, jen ten podklad, na kterém buňky rostou, je poněkud jiný. A co se našití plíce týče, ortotopicky je to dokonce to nejjednodušší řešení, co může být. Přeloženo do srozumitelné řeči to znamená, že se půlka plíce přilátá na stejné místo, kam patří. Tedy do míst odkud se předtím půlka plic vyšmikla a kde panují ideální poměry. Je tam dost místa a vše se šije takzvaně „end to end“ (konec ke konci). Stačí propjit jen dvě cévy a průdušnici.

Záchranu nemocných by řešilo jen kdyby přišitý náhradní díl pracoval dlouhodobě. K tomu má stávající transplantační hit ale ještě hodně daleko. Největší zádrhel je stále v tom, že se nové osazenstvo buněk nasazené na zcela mrtvý podklad bez jedinné podpůrné buňky, nedaří živit krví přitékající z kapilár a jakmile vytvořená „tkáň“ přestane být oplachována živným roztokem ze všech stran (čehož se dosahuje jen díky čerpadlu v bioreaktoru), během krátké doby většina buněk hyne.

 

Vědci pokus s transplantací plic prováděli na potkanech. Pokud byste ho chtěli zopakovat, návod by zněl zhruba následovně: Vezmi zdravého dospělého živého potkana a vyřízni mu plíce. Připrav si roztok se smáčedlem a nalej ho přes tracheu do plic. Na „saponátu“ nešetři, aby všechny živé buňky explodovaly. Tak čiň zhruba dvě hodiny. Vypláchni i cévní řečiště. Pak zaměň roztok za šetrnější a proplachuj, dokud všechny zbytky buněk, které by provokovaly imunitní systém, a jedovatých smáčedel nevymeteš (decelularizace).  

Do takto připraveného lešení, extracelulárního matrix, nasyp něco mladých buněk. Nejlépe odebraných potkaním mláďatům z míst, kde se jim začínají vyvíjet plíce. K osázení plic použij osm základních typů buněk. Pak konec plicní cévy napoj na proplachovací čerpadlo (se setrvalých tokem) a vháněj do ní živné médium. Tak čin do doby, dokud nové buňky bezbuněčnou kostru neosídlí. Negativní tlak hrudníku imituj umístěním oživovaných plic do uzavřené sklenice v níž negativní podtlak udržuj pístovou pumpou.  Dopřej buňkám času, aby se ve svém novém domově zmátožily. Plíci přenášej až po uplynutí alespoň osmi dnů jejich tréningu v bioreaktoru. Neopomeň vlastní plíci potkanovi odstranit, napoj tracheu a krevní oběh a vyčkej, co se stane.

 

Transplantovaná plíce, jak je vidět na připojeném videu, se nadouvá a plní vzduchem. Ze zabarvení tkáně je patrné, že dochází k výměně plynů (CO2 a kyslíku). Při pokusu toho vědci sledovali samozřejmě více. Zjistili, že jimi připravená tkáň se mechanicky chová podobně, jako zdravá plicní tkáň, tedy že se nafukuje a splaskává. Je to sice důležité, ale těžko kdo by zřejmě předpokládal, že materiál původem z plic se bude chovat jinak.  Hlavní poznatek ze svých pokusů popsali autoři následovně: „endotelové buňky se namnožily a vaskularizovali tkáň, která je schopna vyměňovat plyny“.

Vše by vypadalo slibně, kdyby transplantát nefungoval jen pouhých 45 – 120 minut.  I když se vědcům podařilo plicní „trubky“ na sebe našít a v nové plíci obnovilit tok krve, proces, kterým předtím tkáň zbavovali buněk ji natolik poškodil, že není schopna zajistit výživu novému endotelu a tak zatímco ve sklenici (bioreaktoru) se nově nasázeným buňkám daří, protože jsou výživným médiem opečovávány ze všech stran, po transplantaci plíce do živého těla buňky po určité době umírají. Yalský výzkumný tým je ale upřímný a přiznává, že ještě hodně práce zbývá udělat, než bude možno lidskou plicní tkáň regenerovat tak, aby po přenesení do pacientova těla fungovala dlouhodobě.

 

Plicní tkáň, jestli se tomu tak dá říkat, se nyní zařadila (i když dost sporně) k dalším orgánům, které se bioinženýrům podařilo vytvořit v bioreaktoru a které po přenesení do živého organismu začaly plnit svou základní funkci.
K prvním transplantovaným lidským orgánům vypěstovaným v laboratoři zřejmě patří močový měchýř. Pacientovy vlastní buňky, konkrétně buňky hladké svaloviny a buňky výstelky měchýře „nasadil“ na polymerový základ budoucího měchýře údajně již v roce 1999 Anthony Atala z Institute of Regenerative Medicine na americké Wake Forest University.  Dnes již má na svém kontě úspěšných transplantací celou řadu. Vychování pacientových buněk mu trvá 7 – 8 týdnů. Pacientům se nový měchýř vyrostlý v laboratoři přišívá k jejich původnímu orgánu.
První funkční ledviny z dílny nefrologa Marca R. Hammermana, ze školícího pracoviště Washington University v Barnes-Jewish Hospital začaly filtrovat moč v roce 2004.

 

Lepších výsledků než s plícemi se dosahuje i u srdce. Tým amerických vědců vedený Doris Taylorovou z University of Minnesota v Minneapolis nedávno vypěstoval v laboratoři srdce potkana. Jako v případě plic i zde vědci nejprve zbavili srdce všech buněk, takže z něj zbyla jen síť bílkovinných vláken. Na toto „lešení“ nasadili buňky ze srdce potkaního zárodku. Nové srdce napojili na umělý krevní oběh a donutili je tepat v laboratorních podmínkách. Vypěstované srdce podrobili zkoušce a napojili jej na tepny a cévy v břiše potkana. Umělé srdce vydrželo a potkan je dobře snášel.

 

Pěstovat plíce v laboratoři je ve srovnání s měchýřem a srdcem mnohem tvrdší oříšek a vyřešit problémy se snaží celá řada pracovišť. S novým typem ověřovací techniky na mikročipu přichází v těchto dnech kolektiv z Harvard University v Bostonu (Massachusetts). Sklíčko má rozměry přibližně jeden centimetr. Kanálek vystlaný lidskými buňkami plicního endotelu je dlouhý jeden milimetr. Na jeho koncích jsou dutinky imitující alveoly. Podél kanálku jsou krevní kapiláry. Toto udělátko má sloužit k vylepšení techniky přenášení buněk osídlujících kolagenovou kostru plic.

Plíce je většinou potřeba transplantovat starším lidem a jejich buňky jsou k tvorbě nové tkáně poněkud líné. Proto se počítá s použitím namnožených kmenových buněk, indukovaných pluripotentních buněk, případně jiných buněk od příbuzných jedinců. K ověřování toho všeho má sloužit právě předvedený čip. Měl by dát odpověď na celou řadu otázek rychleji, než kdyby je bylo potřeba ověřovat transplantacemi. Ideálním pomocníkem by se „plicní čip“ měl stát i při ověřování škodlivosti vdechování nanočástic.

 

Prvenství v transplantacích podle dochovaných pramenů ale patří svatým třetího století. Světci Damián a Kosmas amputovali spícímu nemocnému nohu a nahradili ji nohou mouřenína, který krátce předtím zemřel. Nemocný se probudil a mohl chodit bez bolestí…

Vědci jsou přesvědčeni, že je jen otázkou času, než se podobné transplantace vypěstovaných plic stanou podobnou realitou. Zatím ale plíce jejich snahám úspěšně vzdorují.

 

Video: Transplantace plicní tkáně potkana.

 

Pramen: Yale University