Vysoká míra neúspěchu nových léčiv v klinických studiích zdůrazňuje potřebu spolehlivějších lidských modelů. Zejména dermatologie je oborem, kde dosud chybí reprezentativní in vitro systémy schopné simulovat stárnutí, zánět či odpověď na farmakologické zásahy. Autografty i komerčně dostupné kožní náhrady jsou omezeny imunitními reakcemi, vysokými náklady a rozdílnou biologickou kompatibilitou. V reakci na tato úskalí vznikl první biotištěný kožní model založený výhradně na lidských buňkách a rekombinantním kolagenu produkovaném v rostlinách.

Histologická analýza prokázala, že biotištěná kůže vytváří dobře organizovaný, vícevrstevný epitel s výraznými epidermálními papilami (rete ridges), podobně jako v nativní kůži. Přítomny byly i melaninové granule v bazální vrstvě, což potvrzuje funkční integraci melanocytů. Massonovo trichromové barvení dále prokázalo vysoký obsah kolagenu v dermální části modelu. Imunofluorescenční značení ukázalo robustní expresi cytokeratinu 14, markeru bazálních proliferujících keratinocytů. Na rozdíl od nativní kůže, kde je K14 omezen na bazální vrstvu, se v biotištěné kůži nacházel v celé epidermis s výjimkou stratum corneum. Protein involucrin, marker terminální diferenciace, byl v biotištěném modelu detekován převážně v rohové vrstvě, zatímco v nativní kůži také ve vrstvě granulózní. Tyto rozdíly ukazují na odlišnou dynamiku zrání keratinocytů – s tendencí k silnější proliferaci a tenčí vrstvě diferencovaných buněk. Přesto je přítomnost jasně definované stratifikace důkazem funkční maturace epidermis. Experimenty s různými parametry fotopolymerizace a koncentracemi fotoiniciátoru LAP potvrdily, že optimální podmínky (0,15 % LAP, 30 sekund osvitu) jsou zásadní pro přežívání fibroblastů a správnou architekturu tkáně. Nový 3D biotištěný model představuje významný posun oproti dřívějším manuálně odlévaným systémům. Biotisk umožňuje přesné prostorové umístění jednotlivých buněčných typů, což vede k věrnějšímu napodobení lidské kůže. Zvolený rekombinantní kolagen rostlinného původu navíc eliminuje riziko imunitních reakcí, typické pro živočišné kolageny, a přibližuje model klinickému využití.

Pozorované rozdíly v rozvrstvení keratinocytů ukazují na nutnost další optimalizace kultivačních podmínek a tiskových parametrů. Přesto je zřejmé, že model je schopen napodobit hlavní histologické rysy lidské kůže včetně pigmentace, což je pro dermatologický výzkum zásadní. Významným krokem je také uznání tohoto modelu americkou FDA v rámci jednání INTERACT, což potvrzuje jeho potenciál stát se validní alternativou k testování na zvířatech.

Plně humanizovaný 3D model kůže založený na rekombinantním kolagenu produkovaném v rostlinách je nejen vědeckým průlomem, ale i eticky a environmentálně šetrnou platformou. Využití sahá od testování kosmetických a farmaceutických přípravků přes studium zánětlivých a pigmentačních onemocnění až po aplikace v regenerativní medicíně, zejména v léčbě chronických ran a popálenin.

KLÍČOVÁ SLOVA: 3D bioprinting – lidský kožní model – rekombinantní kolagen, preklinické testování

OBOR: dermatologie

ZDROJ: Gudapati, H.; Torigoe, R.M.S.; Tahmasebifar, A. et al. First-in-kind 3D bioprinted human skin model using recombinant human collagen. Arch Dermatol Res 317, 704 (2025).
doi.org/10.1007/s00403-025-04236-5

Dostupné z:
https://shorturl.at/sjixl
[cit. 2025-08-17]