Mikrochip méretűre zsugorítják az emberi szervezetet

2018.04.26. 17:07

Az emberi bőrszövet mesterséges létrehozásához szükséges technológia az 1970-es évek vége felé jelent meg Franciaországban és az Egyesült Államokban. Előállításuk a kozmetikaipar számára is rendkívüli fontossággal bír, az egyes összetevők és a végtermékek biztonságossága szempontjából. A világ legismertebb kozmetikai cége, a L'Oréal párizsi laboratóriumában bemutatta, hogyan is történik az emberi bőrszövet előállítása.

Soklépcsős folyamat

Az emberi bőrszövet létrehozásának receptje számos kulcsfontosságú lépést foglal magába. Legelőször is élő sejtekre, azaz emberi bőrdarabokra van szükség. A plasztikai műtétek során rengeteg bőrsejt marad vissza „hulladékként", amelyeket aztán a kutatók hasznosítani tudnak a munka során.

Miután a legfelső bőrréteget, az epidermiszt elkülönítik az irhától (dermisz), a felhámot alapvető alkotóelemeire, keratinocitákra bontják. E hámsejteket aztán vízből, vitaminokból, ásványi anyagokból, valamint hormonokból összetevődő, az emberi testet szimuláló táptalajra viszik fel. A létrehozott sejtkultúrákat a normál emberi testhőmérséklet (37 Celsius fok) környékére melegített kamrákba helyezik, ahol már kedvező feltételek állnak rendelkezésre a keratinociták sokszorozódásához, „sejtszőnyeg" kialakulásához. Bizonyos idő elteltével a keratinocitákat szétválasztják és differenciálják, aminek hatására szaruréteg alakul ki. Néhány hét elteltével a mesterséges bőrön már tesztelni lehet a különféle kozmetikumokat.

Epidermiszt először az 1980-as évek elején állítottak elő laboratóriumi körülmények között, a fejlődés pedig azóta is töretlen. Idővel sikerült az öregedés hatásait mutató, pigmentált epidermiszt létrehozni, ma már pedig ott tartunk, hogy teljes „bőrmodellek" megalkothatóak működő felhámmal és irharéteggel.

Laboratóriumban létrehozott epidermiszForrás: Stvorecz Adrián

Van még mit kutatni

A rekonstruált bőrszövetek számos módon segítik a kozmetikaipar szereplőit a biztonságos termékek kifejlesztésében. Például vizsgálatukkal megállapítható, hogy a sejtek miként kommunikálnak egymással, vagy éppen az UV-sugárzás miként károsítja a bőrt, de az öregedés idáig rejtett mechanizmusai is napvilágra kerülhetnek.

Természetesen a tökéletes bőrutánzat megalkotásáig még sok a tennivaló. Egyrészt a bőrben található idegsejtek létrehozása még várat magára, de a természetes és mesterséges bőr között is csökkenteni kell a különbségeket. Mindazonáltal a L'Oréal kutatói olyan reprodukált emberi bőrrel dolgozhatnak, amely csaknem megszólalásig hasonlít az eredetire.

Mi mindenre jó a tenyésztett bőr

A kozmetikaiparban a bőrmodellek elsődleges célja a nyersanyagok tesztelése, valamint a kész produktumok (krémek, samponok, rúzsok... stb.) hatékonyságának igazolása. Az igazán nagy kihívást az jelenti, hogy pontos, jól meghatározott kritériumok alapján az új összetevők – legyen az egy hidratálókrém vagy egy antioxidáns - esetleges káros hatásait (irritáció, allergia) meg lehessen jósolni.

A kutatók a kapott eredmények fényében választják ki az új anyagokat vagy alkalmazzák a már meglévő matériák újfajta kombinációit.

Laboratóriumban létrehozott bőrszövetForrás: Stvorecz Adrián

A bőrallergia előre jelezhető

A bőrérzékenység (vagy közismertebb néven bőrallergia) egy késleltetett immunválasz, ami akkor játszódik le, ha a bőr többször is kapcsolatba kerül valamilyen irritációt kiváltó anyaggal, példának okáért egy kozmetikai termékben található összetevővel.

Az allergiás reakció egy komplex mechanizmus eredménye: az allergén hozzákapcsolódik a bőr fehérjéihez, ami legelőször a keratinocitákból, majd az immunsejtekből vált ki választ, majd a T-sejtek közreműködésével gyulladás, irritáció jelenik meg a bőrfelületen.

A L'Oréal kutatói a lehetséges érzékenység előrejelzésére egy olyan módszert (U-SENS) fejlesztettek ki, amely laboratóriumban tenyésztett emberi sejtek in vitro (vagyis szervezeten kívüli) vizsgálatán alapul, és az immunitás esetén szerepet játszó speciális markert mutat ki. 2016-ban az Állatkísérletek Alternatíváinak Uniós Referencialaboratóriuma (EURL-ECVAM) úgy ítélte meg, hogy a technika hatékony és reprodukálható eredményeket hoz.

Részlet a L’Oréal párizsi laboratóriumárólForrás: Stvorecz Adrián

Természetesen egyetlen előrejelző metódus sem alkalmazható önmagában ahhoz, hogy egy molekuláról megállapíthassuk annak szenzibilizáló mivoltát (a szenzibilizáló anyag egy olyan hatóanyag, amely képes allergiás választ okozni az arra hajlamos egyénekben). Éppen ezért a kutatók egy olyan kiértékelési modellt fejlesztettek ki, amely egy 165 molekulát tartalmazó adatbázisból dolgozik. Ennek segítségével a szenzibilizáló anyagok nagy biztonsággal elkülöníthetők az ilyen tulajdonsággal nem rendelkező matériáktól.

Chipméretű szervek

Sokszor nem csak azon a helyen jelentkezhet probléma, ahol az anyag a bőrrel érintkezik, hanem jóval távolabb, a szervekben is. Ilyen szempontból az egyik legérzékenyebb szerv a máj, amely a méreganyagok eltávolításában játszik kulcsszerepet.

Természetes környezetükön kívül a sejtkultúrák nem mindig úgy viselkednek, mint ahogyan azt az emberi testben tennék. Az állatkísérletek egyik alternatívájaként az utóbbi időben megjelent az úgynevezett „organs-on-a-chip" technológia (szabad fordításban: szervek egy chipen), amely mikrochippekkel próbálja modellezni az emberi szervek működését. Egy chipen akár egy egész szervezet „felépíthető”. Az egyes szervekből kinyert sejteket aprócska csövek kötik össze, amelyekbe különböző folyadékokat juttatva reprodukálható a test működése, így csaknem „valós” környezetben lehet tesztelni az egyes kozmetikai anyagok szervezetre gyakorolt hatásait.

Forrás: L’oréal

A technika fejlesztését a L'Oréal kutató a Közép-floridai Egyetemmel együttműködve végzik. Az első prototípust – amely két szervet, egy májat és egy szívet tartalmazott – már sikeresen legyártották és tesztelték, most még ennél is komplexebb mikroszervezetek létrehozására törekednek a szakemberek.