Miniorgán se dá vypěstovat z kohokoli. Na něm se otestují různé léčby a zvolí se ta ideální

Zní to trochu jako sci‑fi – z kůže nebo z krevních buněk člověka lze vypěstovat v podstatě jakýkoli miniorgán dané osoby. Například části mozku pěstuje Češka žijící ve Švédsku Petra Szeszula. Její minimozky by mohly pomoci s testováním léčiv na neurologická onemocnění. Zkoušky prováděné na orgánech z laboratoří jsou podle ní rychlejší a především přesnější než testy na zvířatech. V rozhovoru přibližuje, jak by tato technologie mohla zlepšit medicínu.

Ve vašem startu‑pu BrainZell se zabýváte pěstováním minimozků, které by mohly značně pomoci při vývoji léčiv. V jaké fázi se teď nacházíte?

Jsme uprostřed referenční studie. Na několika tisících našich minimozků neboli mozkových organoidů testujeme známá léčiva a naopak i molekuly, které působí neurotoxicitu (mají negativní vliv na nervový systém, pozn. red.). U známých léčiv víme, jak fungují, a my chceme ověřit, zda se chovají v našich organoidech podobně jako v lidském mozku. Na základě toho budeme schopni určit, jak moc naše organoidy reflektují situaci v opravdovém mozku člověka. Studie poslouží jako ukázka potenciálu naší technologie pro budoucí zákazníky.

Jaká jsou očekávání?

Už teď je jasné na základě vědeckých publikací, že organoidy obecně a také ty mozkové mají lepší vypovídací schopnost než dosud využívané metody při testování léčiv. To jsou buď testy na zvířatech, nebo testy na jednoduchých buněčných kulturách.

Jak takový organoid vypadá?

Je to zmenšenina orgánu. Nepěstujeme v laboratoři celou hlavu, ale jsme schopni testovat jisté části mozkové tkáně a simulovat určité funkce některých částí opravdového orgánu.

Jak je možné, že v podstatě „jen“ tkáň je přesnější než dosud používané metody testování na zvířatech?

Musíme si uvědomit, že lidé a zvířata se velmi liší a genetická variace mezi zvířetem a člověkem je obrovská. Například penicilin je toxický pro morčata, paracetamol pro psy a kočky, acylpyrin je toxický pro potkany a makaky Rhesus – všechna tato zvířata jsou běžně používaná v preklinických testech. Naštěstí byla tato léčiva uvedena na trh před zavedením povinného testování na zvířatech. Takže organoidy z lidských buněk nám dávají možnost sledovat specifické mechanismy buněčné odpovědi v buňkách člověka.

Druhá věc je, že miniorgán je třídimenzionální struktura, která napodobuje strukturu opravdového orgánu. Doteď vědci pěstovali lidské buňky, ale jen v jedné vrstvě na Petriho misce – čili dvoudimenzionálně. Ale buňky potřebují pro svou správnou funkci svoje mikrookolí, kde mohou mít interakce s ostatními buňkami v celém prostoru.

Jaký má tato technologie potenciál?

Nabízí vysoce individualizované možnosti léčby – můžeme vypěstovat organoid z každého člověka. Až půjdete v budoucnu k doktorovi, nejdřív vám vypěstují organoid a otestují na něm několik léčebních způsobů a vyberou pro vás ten nejlepší. Druhý potenciál spočívá v tom, že můžeme simulovat klinické testování. Dnes se testuje při klinických fázích na tisíci až desetitisících pacientech, toto bychom mohli zrekapitulovat na organoidech.

Organoidy bychom mohli vytvořit i z deseti tisíců dárců, kteří by nemuseli ležet v nemocnici při klinických testech. Některé účinky léčiv by tak mohly být předtestovány na organoidech a klinické studie na pacientech by mohly být rychlejší a cílenější.

Zní to jako sci‑fi. Už se něco podobného používá v praxi?

Od první vědecké publikace pojednávající o mozkových organoidech uplynulo deset let, jsou tedy poměrně mladé. Ale už před tím vědci používali například střevní organoidy a ty pomáhají v klinické praxi u pacientů s cystickou fibrózou. Je to dnes v podstatě neléčitelné genetické onemocnění a většina pacientů bohužel umírá v dětském a mladém věku. Existují různé typy léčebných postupů. Jenže ne každý postup zabírá u každého pacienta. Pro tento typ léčení je důležitá personalizovaná terapie šitá na míru nemocnému. A to umožňují střevní organoidy. Můžete odebrat buňky konkrétnímu pacientovi, vypěstovat z nich organoidy ve velkém množství a testovat na nich různé typy léčivých postupů a vybrat ten, který je účinný přesně na konkrétního pacienta. Zatím musejí pacienti létat do Utrechtu, kde jim organoidy připraví, ale v praxi to funguje.

Nemusely by se odebírat části mozku a jiných orgánů?

Organoid nevzniká tak, že bychom odebírali část orgánu. Pěstujeme ho z takzvaných indukovaných pluripotentních kmenových buněk. Je to způsob pěstování z dospělých buněk buď z kůže, nebo z krevních buněk. A tyto kmenové buňky jsou dobré v tom, že se z nich dá vypěstovat v podstatě jakýkoli orgán.

Vrátím se ještě k testování léčiv. Kdyby se skutečně potvrdilo, že vaše technologie funguje lépe než dosud používané metody testování léků, co to vlastně znamená pro jejich vývoj?

Mohl by být mnohem přesnější a účinnější a také rychlejší. Vývoj léčiva má dvě hlavní fáze. Při preklinické fázi testujeme léky na dvoudimenzionálních kulturách a potom na zvířatech. Když má látka dobré účinky při zvířecích testech, postupuje do klinických studií, kde se testuje na lidech. Nejdříve se na zdravých lidech zjišťuje, jestli je látka toxická a zda je tolerovaná lidským tělem, a pak se testuje na pacientech, jestli léčí symptomy nemoci.

Tímto sítem celkově projde, jak uvádí Asociace inovativního farmaceutického průmyslu, něco kolem deseti až dvaceti procent léčiv. Jak je to u neurologických onemocnění?

Účinnost tohoto systému je ještě nižší. Když má léčivo dobré výsledky třeba na myších, jen šest procent z těchto léků se dostane k pacientům. Zbytek je odpad. Ukáže se, že třetina z těchto kandidátních léčiv je toxická pro lidi a další dvě třetiny tvoří léky, které nemají žádný efekt na lidech, ačkoli měly výborný efekt na myších nebo na dalších zvířatech. Organoidy jsou lepší a to platí obzvlášť pro mozek, protože spousta buněčných typů a podtypů neuronů a dalších buněk, jež nacházíme v lidském mozku, se u žádného jiného zvířete nevyskytuje. Některé speciální neurony u lidí, které způsobují naše nemoci, zvířata ani nemají, takže se to na nich nedá ověřovat.

Inovace ve zdravotnictví

Nemocnice, ve které pacienty nic nebolí. A kde není hříchem udělat chybu

26. 4. 2023 ▪ 4 min. čtení

Dokázala byste tedy vyčíslit, o kolik by se urychlil vývoj léků, kdyby se používaly umělé orgány?

Je to spekulace, berte to tedy s rezervou, ale testy na zvířatech trvají v průměru jeden rok a etická komise vám nedovolí testovat velké množství zvířat. To znamená třeba 50 až 100 zvířat na jeden test. Ale my jsme schopni vyprodukovat za den několik tisíc, možná i desítek tisíc organoidů. Nabízíme tedy dimenzi, která u zvířat ani není možná. Tím, že máme mnohonásobně víc testů, můžeme průběh zkrátit, protože můžete otestovat víc možných kombinací a vybrat tu, která má nejvyšší účinnost a nejlepší předpoklad postoupit do dalších fází testování. Délka testování na organoidech by byla čtyři až pět měsíců. Tak dlouho trvá vypěstovat organoid se zralými neurony a buňkami a následně na něm otestovat léčiva.

Vývoj léků podléhá spoustě pravidel, trvá dlouho a nutno říct, že oprávněně, protože z minulosti známe případy, kdy se dostaly na trh léky, které byly nesmírně toxické. Kdy by bylo použití organoidů reálné?

Vědecká komunita po změně těchto regulačních zákonů volala dlouho. Máme dobré důvody pro to, aby byla pravidla schvalování léčiv poměrně rigidní, ale první předzvěst je Úřad pro kontrolu potravin a léčiv v USA. Tam prošel nový zákon a ten povoluje místo testů na zvířatech použít buď testy na modelech z lidských buněk, nebo modelování pomocí digitálních technologií.

Jak dokáže medicína a byznys využít inovace, které vědci přinášejí?

Záleží na zemi. Množství výzkumu, jež se promění v byznys a opravdové produkty a pomůže pacientům, záleží na ekosystému, který primárně vytváří stát a region. Obecně cesta od základní laboratoře k pacientům je dlouhá a dá se zkrátit, pokud vědci ze základního výzkumu spolupracují s klinickými výzkumníky a mají pro to vytvořenou podpůrnou infrastrukturu.

Žijete dlouhodobě ve Švédsku. Jaké podmínky tam mají vědci pro uvedení svých nápadů do praxe ve srovnání s Českem?

Švédsko udělalo politické rozhodnutí, že chtějí být nejinovativnější zemí světa, protože si uvědomují, že inovace jsou zdrojem budoucího bohatství pro celý stát, a cíleně do toho investují veřejné prostředky. Například na Královském technologickém institutu je výborné inovační centrum, kam může kdokoli z vědců nebo studentů přijít s nápadem v jeho počátku. Vědci se tam mohou setkat s byznys kouči, kteří jim pomohou nápad rozvinout a podívat se na něj z jiných úhlů, jak by případný produkt plnil potřeby zákazníků a jak velký by byl trh. Důležité je získat počáteční peníze na ověření prvotní myšlenky, třeba zda půjde patentovat. Na to mohou získat peníze od státu přes inovační agenturu Vinnova. Inovační centrum jim pomůže vybudovat tým a firmu. Mohou jít do různých inkubátorů a připravit se na zákazníky a na trh a získat možnost mluvit s investory. V tomto ekosystému je také státní agentura. Spravuje největší Švédský investiční fond, investující do prvotních fází start‑upů, Almi Invest.

Ve Švédsku je tedy vybudovaný celý ekosystém úplně od zrníčka prvního nápadu a provází vědce s plnou podporou. Tento ekosystém vědcům pomůže projít do stadia, kdy je firma rentabilní, má produkt na trhu a začne zaměstnávat ostatní lidi. To se státu vyplácí. A tato podpora od nuly v Česku chybí.

Jaká je rentabilita tohoto systému?

Například studie o regionu Stockholm–Uppsala, kde je největší podpora věd o živé přírodě, ukazuje, že za posledních 10 let vzrostl počet firem v regionu zabývajících se těmito vědami o 48 procent a počet zaměstnanců v tomto oboru o 41 procent.

Inovace ve zdravotnictví

Stáhněte si přílohu v PDF

Svět start‑upů je přece jenom více maskulinní prostředí, jak se tam daří ženám?

Četla jsem na to několik výzkumů. Založit firmu je vysoce rizikové. Lidé se toho bojí, a to nejen ženy, ale i muži, a není to pro každého. Vystavuje vás to obrovskému stresu a napětí a ženy mají možná větší předsudky a chybí jim vzory. Ale myslím, že není důvod. Není to záležitost pohlaví, ale spíš nastavení a osobnostních rysů. Možná riskantnější projekty přitahují častěji muže, ale tady ve Švédsku se to hodně mění. Třeba my jsme teď v inkubátoru Sting, který je několik let za sebou nejlepší na světě, a ten se snaží, aby v něm bylo co nejvíc týmů, které vede žena nebo jsou alespoň smíšené. Po několika dlouhých letech, kdy se o to snažili, mají asi 40 procent týmů, kde je alespoň jedna žena v managementu, a ukazuje se, že takové vedení je pro byznys přínosné. A to nejen v tom, že diverzifikované týmy jsou lepší, co se týče výkonnosti. Výzkum amerického venture kapitálového fondu, který se na tyto otázky zaměřoval, zjistil, že týmy vedené ženami mají dvakrát vyšší návratnost než týmy vedené muži, a oni se také snaží přijít na to, čím to je. Jeden z důvodů je zřejmě ten, že ženy si lépe uvědomují rizika, a když do něčeho jdou, mají to dobře propočítané.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Inovace ve zdravotnictví.