Kmenové buňky člověka mají 220 různých tváří

Kmenové buňky jsou extrémně všestranné. Mohou se vyvinout celkem 220 různými způsoby. Transformují se přitom do patřičně různorodé palety specializovaných buněk lidského těla. Biologové a vědci z oblasti medicíny plánují využít v budoucnu této jejich schopnosti přeměny k selektivnímu získávání buněk jednotlivých orgánů. Tak získají buňky srdce, kůže, či nervové buňky pro léčení různých nemocí. Techniky kultivace kmenových buněk, které se dnes používají, ale zatím nejsou příliš účinné.

Jaká část z celkového množství kmenových buněk se přemění na jednotlivé druhy buněk lidského těla? A za jakých podmínek? To jsou otázky, před nimiž vědci stojí. "Potřebujeme zařízení, které dělá stále totéž, a tak nám umožní získát statisticky spolehlivá data," říká profesor Günter Fuhr, ředitel Fraunhoferova institutu pro biomedicínské inženýrství IBMT v St. Ingbertu.

Dva prototypy laboratorních zařízení pro diferenciaci kmenových buněk umožní vůbec poprvé systematicky prozkoumat jejich růst a proměnu. Tato zařízení jsou výsledkem mezinárodního projektu CellPROM, který financuje Evropská unie částkou 16.7 milionu eur a který je koordinován IBMT.  "Buněčné kultury, které dosud užíváme, jsou příliš vzdáleny od  přirozeného stavu věcí," říká koordinátor projektu CellPROM Daniel Schmitt. „Ve skutečném lidském těle se totiž kmenové buňky dostanou do kontaktu s roztokem živin, RNA a velkým množstvím různých buněk.“

Miliony bílkovin v lidském těle spočívají v nebo na buněčných membránách a nutí kmenové buňky k přeměně do podoby specializovaných buněk. "Chceme v laboratoři vytvořit kmenové buňky s povrchem, který je co nejpodobnější buněčným membránám," vysvětluje Daniel Schmitt. "Proto konzorcium vyvinulo  řadu metod, s jejichž pomocí mohou být různé biomolekuly účinně použity pro tvorbu takových povrchů.“

Ve dvou zařízeních – MagnaLab a NazcaLab – se kmenové buňky dostávají do kontaktu s vybranými faktory, které působí na jejich přeměnu, a to předem deklarovaným způsobem. V MagnaLab roste několik set buněk na kulturních substrátech, které jsou pokryty biomolekulami. V NazcaLab pluje velké množství jednotlivých buněk omývaných roztokem živin podél paralelních kanálů, kde se setkají s mikročásticemi.

"Užíváme mikroskop a kameru k dokumentaci toho, jak se jednotlivé buňky dělí a proměňují," říká Schmitt. Výzkumníci zatím představili asi 20 různých modelů růstu kmenových buněk, které mohou být stimulovány různými způsoby k tomu, aby se změnily na specializované buňky.