Není pochyb o tom, že věda za posledních 100 let dosáhla mnoha neuvěřitelných průlomů. To platí zejména pro medicínu a bioinženýrství. Od očkování na záchranu života až po revoluční operace vede věda k lepšímu životu. Aby vědci dokázali přijít s novými řešeními starých problémů, potřebuje pokrok. Za každým lékařským objevem je laboratoř plná úžasných nápadů. Tyto experimenty někdy vyvolávají etické otázky. Častěji však vedou pouze k zajímavým řešením nepříjemných problémů.
Co je sofistikovanější než pěstovat něco v laboratoři od nuly? Zde je seznam deseti neuvěřitelných kusů pěstovaných v laboratoři, které sestavil Listverse. To jste ještě neviděli!
Vepřové kosti
V roce 2016 američtí vědci úspěšně implantovali laboratorně vytvořené kosti do čtrnácti dospělých mini-prasat Yucatan. Žádné z prasat po operaci neodmítlo nové orgány. Právě naopak. Krevní cévy laboratorně pěstovaných kostí plynule integrovaly do již existujícího oběhu prasete.
Jak se to vůbec stalo?
Nejprve vědci prohledali kosti prasečích čelistí a zmapovali jejich struktury. Pak vytvořili vhodné celulární lešení z kráv. Tyto struktury byly injikovány prasečími kmenovými buňkami a naplněny roztokem bohatým na živiny. Výsledkem je plně funkční živá kost.
Propagační video:
Krysa končetiny
Vědci v nemocnici Massachusetts udělali titulky, když v roce 2015 zvedli přední labku celé krysy v laboratoři. Byl to první úspěšný projekt svého druhu na světě.
Celý proces vedl Dr. Harold Ott, který také vedl laboratoř Ott pro orgánové inženýrství a regeneraci. Po pouhých 16 dnech jejich experiment vedl k vytvoření svalové tkáně. Zde je návod, jak to udělali.
Dr. Ott a jeho tým vzali živou krysí končetinu a odstranili všechny její buňky. Tento proces se nazývá decellularizace. Jakmile byly živé buňky odstraněny, vědci zůstali sami s proteinovým rámečkem končetiny.
Poté tuto strukturu naplnili živými buňkami, které během několika týdnů vytvořily svalovou tkáň a krevní buňky. Pro testování funkčnosti laboratorně pěstované končetiny skupina aplikovala slabý elektrický proud na svalovou tkáň.
Výsledek? Svaly v končetině se stahovaly stejným způsobem, jako by byly normální, pěstované v orgánech.
Hamburgery
V roce 2013 se v Londýně objevil první laboratorní hamburger s názvem schmeat. V Nizozemsku ji vytvořil Dr. Mark Post, profesor cévní fyziologie. Jeho cílem bylo reprodukovat maso, které „nezpůsobuje utrpení zvířat a nepoškozuje životní prostředí“, na rozdíl od tradičních zdrojů masa. Projekt trval 5 let a 325 000 dolarů.
Po úspěchu Postu začalo vzrušení z tvorby laboratorního masa. Memphis Mear, spuštění v San Franciscu, vytvořil laboratorní setkání v roce 2016. Také zvedl kuřecí tyčinky - první na světě.
Je však nepravděpodobné, že by laboratorně pěstované maso bylo do roku 2021 dostupné široké veřejnosti.
Embryo lidských prasat
Tým vědců ze Španělska a La Joya v Kalifornii v Salk Institute úspěšně pěstoval lidské buňky v embryu prasete. Cílem studie bylo nakonec pěstovat celé lidské orgány, které byly použity k transplantaci u jiných zvířat. Vědci v Salk již pěstovali několik krysích orgánů uvnitř embryí myší. S nejnovějším výzkumem však byly vzneseny nevyhnutelné etické otázky.
V roce 2015 USA ukončily peníze daňových poplatníků na výzkum mezidruhových chimér. V genetice je chiméra přirozený výskyt, kdy jeden organismus má dvě nebo více různých sad DNA.
Chiméra mezidruhů však obsahuje DNA dvou nebo více druhů. To vyvolává obavy, zda se u prasat nebo jiných zvířat implantovaných do lidských buněk vyvinou funkce lidského mozku.
Juan Carlos Izpisua Belmonte a jeho tým uvedli, že si kladou za cíl „otestovat schopnost soustředit se na lidské buňky při vytváření určitých tkání, aniž by přitom přispívali do mozku, spermatu nebo vajíčka“.
Myší sperma
V roce 2016 vědci z Zoologického ústavu Čínské akademie věd vytvořili životaschopné myší spermie z kmenových buněk. Za tímto účelem extrahovali kmenové buňky z myší a injikovali je do testikulárních buněk novorozených myší.
Qi Zhou a Xiao-Yang Zhao, kteří experiment provedli, také vystavili kmenové buňky několika chemikáliím zapojeným do vývoje spermií. Mezi nimi byl testosteron, hormon, který způsobuje růst folikulů, a hormon, který způsobuje růst z hypofýzy.
Po dvou týdnech vědci získali plně funkční spermie. Implantovali toto spermie do živého vajíčka a přenesli zygoty na samice myší. Během experimentu se narodilo devět myší, některé pokračovaly ve svém potomstvu. Ačkoli tento proces inseminace nebyl tak účinný jako umělá inseminace s použitím přirozeného spermatu (3% úspěch vs. 9%), tato studie nabízí velkou naději pro budoucí ošetření plodnosti.
Krevní kmenové buňky
Dva různé týmy vědců vyvinuly inovativní přístup k tvorbě krevních kmenových buněk. Jedna skupina byla z Bostonské dětské nemocnice pod vedením George Dalyho. Začali lidskými kožními buňkami a „přeprogramovali“je, aby se stali indukovanými pluripotentními kmenovými buňkami. Buňka iPS je uměle vytvořená univerzální kmenová buňka.
Daly tým poté zavedl transkripční faktory do buněk iPS, což jsou geny určené k řízení jiných genů. Poté byly modifikované buňky iPS implantovány do myší pro další vývoj. (Pokud si vzpomínáte, dělalo z těchto myší mezidruhové chiméry.)
Po 12 týdnech tito vědci vytvořili jen předchůdce krevních kmenových buněk. Ale druhému týmu se podařilo jít ještě dále.
Na Weill Cornell College of Medicine přeskočil Shahin Rafiy a jeho tým vytvoření IPS. Místo toho odebraly buňky z krevních cév od dospělých myší a injektovaly jim čtyři transkripční faktory. Poté přesunuli buňky do Petriho misek, vybavených k obnovení prostředí lidské krevní cévy.
Tyto buňky se transformují na krevní kmenové buňky. Kmenové buňky z tohoto experimentu byly tak silné, že úplně vyléčily skupinu myší trpících nízkým počtem krevních buněk v důsledku radiační terapie.
Uši Apple
V roce 2016 kanadský biofyzik Andrew Pelling a jeho tým na Ottawské univerzitě úspěšně pěstovali lidskou tkáň pomocí jablek. Pomocí metody decellularizace odstranili buňky existující v jablku a zůstali s buněčnými „lesy“. Je to však tato celulóza, která dává jablkům jejich šťavnatou krupici.
Pelling a jeho tým rozřezali ucho ve tvaru kousku jablka a vložili do něj lidské buňky. Buňky vyplnily strukturu a vytvořily ušnici (vnější část ucha).
Proč byl tento experiment nutný? Chcete-li vytvořit levnější implantáty. Pelling prohlásil, že jeho laboratorní materiál je také méně pohlcující než konvenční biologické materiály, které jsou často odebírány ze zvířat nebo mrtvých těl. Jeho metoda není omezena pouze na jablka. Snaží se reprodukovat své výtvory na okvětních lístcích a jiné zelenině.
Králičí penis
V roce 2008 donutila dr. Anthony Atala z institutu Wake Forest pro restorativní medicínu pár králíků. Ale to nebyla žádná obyčejná skupina králíků. Všichni muži měli laboratorně pěstované penisy. Atala tento nápad vylíhla a rozvíjí od roku 1992.
Z 12 penisů vytvořených v laboratoři všichni králíci umožnili párování. Osm králíků se úspěšně ejakulovalo a čtyři měli potomstvo.
Do roku 2014 vytvořil Atala a jeho tým šest lidských penisů s nadějí na získání souhlasu FDA pro transplantaci člověka. Vědci pečlivě testovali orgány pěstované v laboratoři pomocí stroje, který je natahuje a stlačuje, aby se ujistil, že vydrží každodenní stres.
Skupina vědců také vyladila stroje, aby pumpovaly tekutinu kolem orgánů a vedly k erekci. Od roku 2017 lidská transplantace těchto orgánů dosud nebyla schválena, ale stále je před námi.
Vaginas
Dr. Anthony Atala a jeho tým také pěstovali lidské vagíny ve své laboratoři. Tyto orgány pak byly implantovány do čtyř dospívajících v Mexiku, kteří se díky vzácné abnormalitě narodili bez nich.
K vytvoření těchto orgánů odebral Atalov tým malý vzorek kůže každé dívky. Pak vytvořili biologicky rozložitelné lesy a do nich implantovaly buňky pěstované ze vzorků tkáně.
První z těchto operací se konala v roce 2005. Sledování žen neodhalilo žádné dlouhodobé komplikace spojené s operací. Všechny čtyři ženy hlásily normální sexuální fungování. Avšak pouze dvě ženy mají dělohu. Není jasné, zda další dva budou moci nosit děti.
Mozkové koule
Sergiu Pasca ze Stanfordské univerzity roste už dva roky mini-mozek. Vědci to nazývají mozkový organoid. Tato malá hrudka lidské mozkové tkáně byla v průměru pouhých 4 milimetrů pěstována z kmenových buněk v laboratoři. Vezením správných hormonů dokázali vědci donutit tkáň růst do struktury, která téměř úplně napodobuje části mozku.
A víte, jaký byl největší rozdíl mezi běžnou a miniaturní verzí?
Mozky pěstované v laboratoři neměly krevní cévy ani bílé krvinky a nesledovaly typické stádia neurologického vývoje. Místo toho přestali zrát v ekvivalentu prvního trimestru lidského vývoje.
Mozek obsahuje neurální buňky zvané astrocyty, které v laboratorních organelách dosáhnou plné zralosti. Astrocyty jsou pomocné buňky, které podle potřeby vytvářejí a snižují spojení mezi neurony. Také vytvářejí spojení s krevními cévami do mozku az mozku a hrají důležitou roli ve vnímání traumatu.
Ilya Khel