Organoidy – nový rozměr biomedicínského výzkumu

6.10.2025 | Eva Benešová

Moderní biomedicínský výzkum dlouhodobě využívá experimenty in vitro na buněčných kulturách, které přinášejí řadu zásadních poznatků o fungování lidského organismu. Tradičně byly za tímto účelem používány 2D modely tvořené monovrstvou buněk. Tato uspořádání však postrádají komplexnost skutečných orgánů, a proto nemohou být plnohodnotným modelem ve všech aspektech studia přirozené funkce jednotlivých orgánů a interakcí s jejich okolím. S cílem překonat tyto limitace se vědci zaměřili na vývoj pokročilejších modelů, pomocí kterých by bylo možné lépe vystihnout složitosti lidského organismu. Tak vznikly organoidy, které zásadním způsobem posunuly hranice možností biomedicínského výzkumu in vitro. 

Organoidy jsou složité trojrozměrné struktury vytvořené v laboratorních podmínkách z orgánově specifických buněk, které se samostatně organizují do útvarů, které svou komplexitou napodobují skutečné orgány. Z toho důvodu jsou někdy také označovány jako mini-orgány. S ohledem na zamýšlený účel použití mohou být odvozeny od a) embryonálních kmenových buněk (ESCs), b) indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSCs) nebo c) neonatálních či dospělých kmenových buněk (ASCs). Ve všech případech tyto struktury rekapitulují buněčnou heterogenitu, architekturu a funkci primárních tkání. 

Ačkoli první výzkumy týkající se organoidů se datují již do minulého století, zásadní pro rozvoj této techniky byl rok 2009, kdy byly poprvé vytvořeny organoidy ze střevní tkáně. Od té doby jsou techniky přípravy organoidů neustále zdokonalovány a v současné době byly úspěšně připraveny organoidy odvozené z široké škály lidských tkání, včetně mozku, vaječníků, prostaty, ledvin, plic, jater, slinivky břišní, tlustého střeva, sítnice či žlučníku. Tím bylo umožněno detailní studium přirozených procesů probíhajících v těchto orgánech či tkáních. 

Z medicínského i vědeckého hlediska je klíčová skutečnost, že organoidy lze připravit nejen z buněk zdravých tkání, ale také z buněk patologicky pozměněných, například nádorových. Díky tomu je možné tyto 3D modely využít ke studiu celé řady onemocnění, kromě nádorových i například neurodegenerativních či autoimunitních. Stejně jako se rozšiřuje spektrum tkání, z nichž lze organoidy odvozovat, rozšiřuje se i okruh onemocnění, která na nich mohou být studována. Zároveň je však stále nutné mít na paměti, že i organoidy jsou pouze zjednodušené modely, které mají své limitace. Mezi ty můžeme počítat pouze omezený růst způsobený absencí krevního zásobování nebo skutečnost, že nejsou součástí přirozeného prostředí lidského organismu a nejsou tedy ovlivňovány okolními buňkami a dalšími strukturami. 

Přes všechna omezení přinesla možnost práce s 3D modely lidských orgánů, byť v miniaturizované podobě, další rozměr do biomedicínského výzkumu. Kromě výše zmiňovaného studia přirozených i patologických procesů odehrávajících se v lidském organismu mohou být organoidy využity i k vývoji nových léčiv, neboť představují vhodné modely pro testování jak účinnosti těchto léčiv, tak jejich nežádoucí toxicity. Uplatnění nacházejí také při studiu interakcí mezi lidskými tkáněmi a patogenními mikroorganismy. V neposlední řadě existuje možnost jejich využití v rámci regenerativní medicíny jako náhrady poškozených či nefunkčních orgánů. V takovém případě by představovaly alternativu k současné sice rutinně používané, avšak přesto z mnoha důvodů komplikované allogenní transplantaci. 

Navzdory výraznému pokroku v technologii organoidů je zřejmé, že k plnému využití jejich potenciálu povede ještě dlouhá a náročná cesta. Vývoj a následné využití těchto modelů je finančně náročné a zároveň stále chybí jednotné a klinicky ověřené protokoly, které by umožnily jejich širší využití v medicínské praxi. Kromě technických překážek je třeba uvažovat též legislativní a etický rozměr jejich využití. Plná integrace organoidů do klinického prostředí tak bude vyžadovat úzkou spolupráci vědců, lékařů, regulačních orgánů i širší odborné veřejnosti.

 

Zdroje: