Tvorba jizev představuje přirozený a krátkodobě výhodný proces. Pomáhá zabránit infekci poničené tkáně, nadměrné ztrátě vody a omezit bolest. V dlouhodobém měřítku však zjizvená tkáň postrádá některé důležité atributy normální, zdravé kůže. Není tak elastická, je slabší a chybí v ní mazové žlázy či vlasové folikuly.

Skupina vědců z Duke University a University of California v Los Angeles ve své nové studii, publikované v prestižním časopise Nature Materials, představila nový biomateriál, který dokáže spustit regenerativní imunitní odpověď, a díky ní i tvorbu zdravější a silnější kůže.

Fluorescenční mikroskopický snímek, který ukazuje zregenerovanou kůži, včetně vlasových folikulů (zelené kapkovité struktury) Zdroj: Duke University

Práce navazuje na předchozí výzkum skupiny, při kterém bylo vyvinuto speciální hydrogelové lešení, poskytující podpůrnou strukturu pro regenerující tkáň. Tento materiál, tzv. microporous annealed particle (MAP) hydrogel, je tvořen zesíťovanými mikročásticemi a dokáže se integrovat přímo dovnitř hojící se tkáně. Samotné částice hydrogelu jsou mezi sebou propojeny peptidovými spojovacími články, které tak vytvářejí dostatečně velké póry pro nově rostoucí kožní buňky.

Již dříve vyvinutý typ MAP hydrogelu se v průběhu hojení postupně rozkládal a zanechával za sebou zhojenou kůži. Vědci si však všimli, že hydrogel ztrácel kýženou porozitu už v začátcích regeneračního procesu. Kvůli tomu nemohly v kůži vznikat některé klíčové struktury, jako mazové žlázy a vlasové folikuly.

Dali si proto za cíl zpomalit enzymatickou degradaci materiálu tak, aby měla tkáň šanci se plnohodnotně dotvořit. V peptidovém spojení hydrogelových mikročástic vyměnili jednotlivé aminokyselinové články za jejich analogy s opačnou chemickou orientací. Ty se v těle přirozeně nenacházejí, a proto se předpokládalo, že díky této záměně bude enzymům trvat déle, než hydrogel plně rozloží. Výsledky ale byly velmi překvapivé.

Při pokusech na myších se ukázalo, že pozměněná struktura hydrogelu měla za následek aktivaci získané, neboli adaptivní imunitní odpovědi. Neobvyklé formy aminokyselin způsobily, že bílé krvinky proti nim začaly tvořit protilátky a další buňky imunitního systému byly povolány do místa poranění, kde začaly hydrogel aktivně rozkládat. Nově upravený materiál tím pádem zmizel dříve, ale kupodivu za sebou zanechal zdravější kůži, včetně struktur běžně chybějících ve zjizvené tkáni. Vědci zjistili, že pro vznik takto komplexní tkáně byly potřebné právě buňky adaptivní imunity.

Integrace biomateriálů do živých tkání obecně představuje závažný problém s komplikovaným řešením. Často bývá spuštěna silná destruktivní imunitní odpověď a materiál je organismem odmítnut a následně zničen. Tomuto typu odpovědi  se proto vědci snaží co nejvíce vyhnout. Nový MAP hydrogel dokáže vyvolat mírnější regenerativní reakci, a tím podpořit hojení tkáně.

Tým amerických výzkumníků se nyní plánuje zaměřit na konkrétní mechanismy, kterými je v procesu imunita zapojena. Využití pro nově představený biomateriál by bylo vskutku široké - od léčení popálenin až po léčbu diabetických vředů, při kterých normálně dochází k masivnímu zjizvení kůže a vyššímu riziku opětovného poranění.

Originální publikace: https://www.nature.com/articles/s41563-020-00844-w

Zdroje: New Atlas; Duke University

Zdroj úvodní fotografie: Sonny Sixteen, Pexels