Preskočiť na obsah Preskočiť na pätu (NCP VaT)
VEDA NA DOSAH – váš zdroj informácií o slovenskej vede

Prelomový implantát rohovky z kolagénu z prasacej kože prinavracia zrak slepým ľuďom

Justína Mertušová

Vďaka vylepšeným inžinierskym technikám sa dá bezpečne skladovať až dva roky.

Anatómia oka. Zdroj: iStockphoto.com

Zdroj: iStockphoto.com

Implantát rohovky vyrobený z kolagénu získaného z kože prasiat obnovil zrak dvadsiatich dobrovoľníkov v pilotnej štúdii. Vedci očakávajú, že nový bioinžiniersky zhotovený implantát zlepší zrak miliónom ľudí na celom svete, ktorých čakajú náročné a nákladné operácie transplantácie rohovky.

Čo je keratokonus

Rohovka je dôležitou súčasťou optického systému oka. Keratokonus je progresívne degenaratívne ochorenie očnej rohovky spôsobené vrodenou poruchou štruktúry kolagénu. Rohovka sa postupne stenčuje a asymetricky vyklenuje, čo má za následok zhoršenie zraku až slepotu. Priebeh choroby je spojený s nárastom astigmatizmu (cylindrické dioptrie) a často dochádza aj k zmenám sférickej dioptrie. V pokročilých štádiách sa však veľmi ťažko korigujú pomocou okuliarovej korekcie.

Keratokonus postihuje 50 až 200 zo 100 000 ľudí na celom svete. Moderná medicína zatiaľ nedokáže ochorenie úplne vyliečiť, ale dokáže ho spomaliť alebo zastaviť jeho progres.

Pozrite si

Transplantácia rohovky

Rohovky sú celosvetovo najčastejšie transplantované ľudské tkanivo. Tento úspech sa primárne pripisuje dobrému imunitnému tolerovaniu u príjemcu, čo vedie k zníženej zápalovej reakcie v dôsledku nedostatku aferentných lymfatických a eferentných krvných ciev.

V posledných rokoch prešla transplantácia rohovky značnými zmenami. Upúšťa sa od transplantácie celej hrúbky (perforačná keratoplastika) a častejšie sa transplantuje len niektorá vrstva, ktorá nahradí poškodenú časť.

Na celom svete čaká na transplantáciu rohovky približne 12,7 milióna ľudí. Na Slovensku sa ročne vykoná asi 200 transplantácií (zväčša perforačných), v Spojenom kráľovstve ich bolo v roku 2019 4 504, v Spojených štátoch amerických (USA) bolo v tom istom roku transplantovaných 85 601 rohoviek. USA, Srí Lanka a Taliansko sú jedny z mála krajín s prebytkom darcovského tkaniva, ktoré potom vyvážajú. Ďalšími exportujúcimi krajinami sú Filipíny, Holandsko, Česká republika, Francúzsko, Austrália a Kolumbia.

Nedostatok darcov rohovky však znamená, že sotva jeden zo 70 ľudí bude mať niekedy možnosť transplantácie.

Lepší a efektívnejší prasací kolagén

Výskumníci z Linköping University vo Švédsku vytvorili nový rohovkový implantát z pracasej kože a zároveň vyvinuli menej invazívnu metódu jeho transplantácie.

Keďže veľká časť očnej rohovky je tvorená proteínovým kolagénom, výskumníci použili vysokočistené molekuly kolagénu z prasacej kože, a vytvorili tak alternatívny materiál.

Testovanie prebiehalo v Iráne a Indii. Zrak sa po dvoch rokoch vrátil všetkým dvadsiatim pacientom, z ktorých štrnásti boli úplne slepí a ďalších šesť malo blízko k úplnej strate zraku v dôsledku pokročilého keratokonusu. Výsledky štúdie boli v auguste publikované v časopise Nature Biotechnology.

Nové tkanivo sa zahojilo neuveriteľne rýchlo, čo bolo pre vedcov príjemným prekvapením. Pacientom podávali imunosupresívne očné kvapky iba osem týždňov. Súčasné transplantácie rohoviek si vyžadujú mnohokrát niekoľko rokov imunosupresívnej medikácie, aby nedošlo k odmietnutiu nového tkaniva.

Darcovstvo oka alebo transplantácia rohovky. Zdroj: iStockphoto.com

Darcovstvo oka alebo transplantácia rohovky. Zdroj: iStockphoto.com

Efektívnejšia metóda transplantácie

Pred viac ako desiatimi rokmi výskumníci prvýkrát preukázali, že biosyntetické rohovky sú účinnou náhradou tých darcovských. Skoršie štúdie sa však stále spoliehali na komplexný laboratórne vypestovaný ľudský kolagén, ktorý formovali do tvaru rohovky.

Nová štúdia však demonštruje, že rovnakú biosyntetickú rohovku možno efektívne a kvalitne vyrobiť použitím kolagénu, ktorý pochádza z prasacej kože. Nielenže ide o lacný a udržateľný zdroj kolagénu, ale vďaka vylepšeným inžinierskym technikám sa môžu rohovky na rozdiel od ľudských, ktoré sa musia použiť do dvoch týždňov po odbere, bezpečne skladovať takmer dva roky.

„Naše výsledky ukazujú, že je možné vyvinúť biomateriál spĺňajúci všetky kritériá na to, aby sme ho používali ako ľudské implantáty, ktoré sa dajú vo veľkom vyrábať a dlhodobo skladovať,“ vysvetľuje Neil Lagali, jeden z výskumníkov projektu.

Nový chirurgický prístup necháva tkanivo už existujúcej rohovky nedotknuté. Na zavedenie nového implantátu je potrebný len malý steh. „Menej invazívna metóda by sa mohla použiť vo viacerých nemocniciach, vďaka čomu by lekári pomohli aj väčšiemu počtu ľudí,“ povedal Lagali. „Pri našej metóde nemusí chirurg odstrániť pacientovo vlastné tkanivo, urobí len malý rez, cez ktorý sa implantát vloží do pacientovej vlastnej rohovky.“

Doktor Lagali hovorí, že ďalším krokom v ich výskume je uskutočniť randomizované (náhodné) klinické štúdie s väčším počtom pacientov. „Keď dokážeme, že rohovka má úspech aj za týchto podmienok, požiadame o povolenie, aby bola uvedená na trh. Nový chirurgický postup nie je patentovaný a chirurgovia ho môžu používať zadarmo. Dúfame, že ho vyskúšajú na ľudskej rohovke od darcov,“ dopĺňa.

Ľudské oko. Zdroj: iStockphoto.com

Ľudské oko. Zdroj: iStockphoto.com

Štruktúra a funkcia rohovky

Každá časť oka má pri prenose obrazu svoju špecifickú úlohu, no práve vďaka priehľadnej očnej rohovke doň prenikajú slnečné lúče, a vo významnej miere sa tak podieľa na samotnom videní. Je zároveň najcitlivejším tkanivom ľudského tela, pretože má najväčší počet senzitívnych nervových vlákien.

Ľudská rohovka, odborne kornea, je avaskulárne (bezcievne) bezfarebné tkanivo, ktoré je veľké približne jedenásť milimetrov a pozostáva zo šiestich vrstiev. Na jej okraji má však silne vaskularizovaný prechodný úsek do očného bielka. V centre je hrubá približne 0,6 milimetra.

Povrchový epitel, ktorý má najmä funkciu chemickej aj mechanickej bariéry, sa skladá zo štyroch až šiestich vrstiev plochých nekeratinizujúcich buniek. Najvrchnejšie časti sú zložené z epitelových buniek s apikálnymi mikroklkmi, ktoré umožňujú priľnutie a rovnomerné rozšírenie prekrývajúceho slzného filmu, ktorý ich chráni. Tesné spojenia medzi susednými bunkami bránia vonkajším patogénom prechádzať cez vrstvy epitelu do hlbších vrstiev.

Bazálna membrána je tvorená kolagénom typu IV a laminínom, ktorý má hojivé účinky. Epitelové bunky rohovky majú priemernú životnosť sedem až desať dní. Limbálne epitolové kmeňové bunky, ktoré sa pomaly diferencujú a majú vysokú proliferačnú schopnosť ich potom regenerujú. Pod epitelom je acelulárna (nebunková) Bowmanova vrstva, zložená z kolagénu, a stróma, ktoré poskytujú hlavnú opornú a stabilizačnú funkciu rohovky.

Zdroj: Medicalnewstoday, FMED, SME, Newatlas, DOI: 10.1038/s41587-022-01408-w, DOI: 10.1016/bs.pmbts.2015.04.001, DOI: 10.2147/OPTH.S289359

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.