Umelo vypestovaná koža nahradí milióny zvierat. Slovenka vyvíja testy, pri ktorých sa netrpí

V rozhovore sa dočítate aj:

• • ktoré krajiny testujú na zvieratách najviac;
  • ako sa dá v laboratóriu vyrobiť koža na testovanie;
  • aké kožné problémy vedia spôsobiť voňavky kúpené na parkovisku;
  • čo sa dá vytlačiť na 3D biotlačiarni.

Tento článok si môžete prečítať vďaka ESET Science Award – oceneniu, ktoré podporuje výnimočnú vedu na Slovensku.

Vyvíjate metódy, ktoré nahrádzajú testovanie na laboratórnych zvieratách. Čo vás k tejto téme priviedlo?

Študovala som na chemicko-technologickej fakulte STU, na ktorej bol aj odbor kozmetika, a ja som k nemu mala blízko. V tom období sa o kozmetike začalo diskutovať ako o oblasti, kde by sa testy na zvieratách robiť nemali, a riešili sa metódy, ktorými by sa dali nahradiť. Pred výrobcami kozmetických výrobkov bolo veľké legislatívne obmedzenie, pretože od roku 2004 bolo v Európskej únii zakázané predávať kozmetiku, ktorá bola testovaná na zvieratách.

Prečo sa vlastne chemické látky a kozmetika začali testovať na zvieratách?

Pretože sa pri používaní kozmetiky alebo farmaceutických prípravkov zaznamenali nežiaduce účinky. Napríklad v tridsiatych rokoch minulého storočia sa stalo, že veľmi pekná americká herečka išla do kozmetického salónu, aby si nafarbila mihalnice a obočie. Na druhý deň mala taký silný zápal, že nakoniec oslepla. V histórii bolo niekoľko takýchto prípadov a dokonca aj úmrtí. To bol impulz začať testovať kozmetiku.

Ktoré zvieratá sa najčastejšie využívajú na testovanie?

Výber záleží od oblasti a účelu testovania. Najpoužívanejšie sú laboratórne myši, potkany a králiky. Pri liečivách sú to aj primáty.

Ako určím, či je na výskum vhodná laboratórna myš alebo zajac?

Zvieratá sa volili tak, aby testy boli veľmi senzitívne. Čo je dobré, ak chceme ochrániť spotrebiteľa. Napríklad pre „očné modely“ sa zvolil albinotický králik, pretože má veľmi citlivé a pomerne veľké oči. Ľahko sa im aplikuje testovacia látka. Králik sa používa aj ako model pre kožnú dráždivosť a leptavosť. Na druhej strane, zvieratá môžu mať inú reakciu ako my. Často sa preto stávalo, že kozmetický prostriedok alebo chemikália, ktorá u králika spôsobí podráždenie, človeku neurobí nič. Čiže veľa látok môže byť označených za nebezpečné zbytočne.

Podarilo sa u nás obmedziť kozmetiku testovanú na zvieratách úplne?

V súčasnosti by sa na európskom trhu nemala nachádzať kozmetika, ktorá bola testovaná na zvieratách. Platí to aj pre kozmetiku dovezenú z krajín mimo Európskej únie.

Prečítajte si

L’Oréal chce testovať kozmetiku na koži z 3D tlačiarne

Sú krajiny, ktoré sú v testovaní benevolentnejšie?

V USA, Číne alebo Rusku je takéto testovanie kozmetiky stále nevyhnutné, pretože tam majú tak nastavené zákony. Pokiaľ sa to nezmení, tak sa nezmení ani prístup k testovaniu na zvieratách.

Ktoré krajiny by ste zaradili na pomyselnú čiernu listinu testovania na zvieratách? Nie len v kozmetike, ale celkovo.

Štatistiky hovoria, že najviac testovania sa robí v USA, Číne a vo Francúzsku. Súvisí to s priemyslom. Tam, kde sa vyrábajú lieky a chemikálie, sa robia aj testy na zvieratách. Na tú čiernu listinu by som dala asi USA, lebo nesprávne reportujú počty používaných zvierat. V Európskej únii máme prepracovaný systém. Reportujeme nielen množstvo zvierat, ale aj to, ako pri experimentoch trpia. Slovensko je vždy prvou krajinou, ktorá tieto precízne vypracované údaje dodáva, a boli sme za to niekoľkokrát chválení. USA sú opačný prípad. Oni napríklad nereportujú používanie myší a potkanov, ktoré asi nepovažujú za dôležité.

Aké mám možnosti, keď nechcem nový prípravok skúšať na zvieratách?

Pri testovaní akejkoľvek novej látky sa v prvom rade hodnotí bezpečnosť a potom účinnosť. Zákony nám striktne určujú, ktoré testy bezpečnosti musíme pri konkrétnom produkte urobiť. Iné bežia pri kozmetike, farmaceutikách, vakcínach, pesticídoch a tak ďalej.

Povedzme, že mám kozmetický produkt.

Keď chcete povedať, že váš krém hydratuje alebo omladzuje, musíte mať metódu, ktorou to viete dokázať. Práve na tento dôkaz sa často využívajú alternatívne metódy a nepoužívajú sa zvieratá. Pri kozmetike sa tieto testy často robia na ľudských dobrovoľníkoch. Iné je to pri látkach, ktoré sa používajú v medicíne. Napríklad na hojenie rán. Tam sa použijú zvieratá, ktorým sa urobí rana, a študuje sa to na takomto modeli. Samozrejme, že to zviera pri teste trpí. Nie sú to pekné testy a je veľká snaha nahradiť tento postup alternatívnymi metódami.

Venujete sa tkanivovému inžinierstvu, ktoré medzi tie alternatívne prístupy patrí. Ako to prebieha? V laboratóriu si vypestujete kožu a potom na nej testujete rôzne látky?

Z oblasti tkanivového inžinierstva už máme k dispozícii výborné trojdimenzionálne modely, ktoré majú podobné vlastnosti ako zvieracie alebo ľudské tkanivá. S použitím takýchto modelov vieme pomerne presne predpovedať, aké nežiaduce účinky vie látka spôsobiť. Modely sú rôzne, napríklad kožné alebo očné. Dlhé roky som sa venovala ich výrobe a vývoju protokolov, ktoré by mohli nahradiť testovanie na zvieratách. Takýmto spôsobom vieme zachrániť milióny zvierat.

Čo na týchto modeloch testujete?

Pôsobím v oblasti topickej toxicity. To je všetko, čo sa aplikuje na človeka takpovediac „zvrchu“. Očná a kožná dráždivosť, leptavosť alebo aj fototoxicita.

Čo je fototoxicita?

Laicky povedané, je to dráždivosť, ktorú chemická látka spôsobí, ak ju aktivuje svetlo. Keď máte na koži nejakú látku, ktorá je citlivá na svetelné alebo UV žiarenie, môže vám po aktivácii spôsobiť podráždenie. Často je to vidno pri lacných parfumoch, ktoré sa predávajú po parkoviskách. Dokážu síce pekne voňať, ale keď vyjdete na slnko, môžu sa vám na krku objaviť červené fľaky, po čase dokonca pigmentové škvrny. Problémy na koži spôsobujú voňavky, ktoré obsahujú „nečisté“ esenciálne oleje alebo vonné látky, ktoré sú jednoducho citlivé na svetlo.

Vráťme sa ku kožným modelom. Ako to funguje? Zoberiete nejaké kožné bunky a potom z nich v Petriho miske vypestujete dostatočne veľkú kožu, na ktorej skúšate dráždivosť?

Je to veľmi podobné. My sme pracovali s takzvanými primárnymi bunkami. To sú bunky od darcov získavané napríklad pri obriezkach. Takisto možno využiť kožu z plastickej chirurgie, čo sa dosť často robí napríklad vo Francúzsku. Po získaní kožného štepu ho enzymaticky rozložíte na jednotlivé bunky. Z tejto zmesi si potom odseparujete, čo potrebujete, a začnete kožu skladať naspäť. Krása tkanivového inžinierstva tkvie v tom, že z veľmi malého kúska kože viete množením buniek vypestovať obrovské množstvo tkanivových modelov.

Koľko „kože“ viete urobiť z jednej vzorky?

Z jedného kúska kože od jedného darcu môžete mať toľko tkanivových modelov, že pokryjú futbalový štadión. Primárne ľudské bunky, samozrejme, vieme pomnožiť maximálne tri- až štyrikrát a potom sa musí ísť na nového darcu. Ale vieme veľmi efektívne vyprodukovať veľké množstvo štandardizovaných tkanivových modelov. To je v regulatívnej toxikológii veľmi žiaduce. Potrebujeme mať modely, ktoré nám dávajú opakovane ten istý výsledok.

Aké modely okrem kožných ešte vytvárate?

V spoločnosti, kde som v minulosti pôsobila, sme sa venovali hlavne kožným modelom. Vytvárali sme aj rohovkové modely či modely tenkého čreva. Na tých sa dá sledovať napríklad to, či sa účinná látka z liečiva vstrebe do tela. Kolegovia v USA mali celú plejádu ďalších tkanivových modelov, napríklad pľúcne, ústne či vaginálne modely. Počas koronakrízy sa pľúcne a alveolárne modely začali veľmi rýchlo používať práve na testovanie infekcie a možných liekov na ochorenie COVID-19.

Slúži takýto kožný model iba na testovanie alebo sa dá použiť aj ako transplantát na popáleniny?

Prvé tkanivové modely sa začali používať v rekonštrukčnej chirurgii práve na popáleniny. Vyrobiť kožný kryt vieme už od 70. rokov. Robí sa to aj na našich popáleninových klinikách. Ale až v 90. rokoch sa začalo uvažovať nad tým, že by sme túto technológiu vedeli použiť aj ako alternatívny model. Napríklad na testovanie kožnej dráždivosti.

Vieme v rámci tkanivového inžinierstva vyrobiť aj sval alebo orgán?

Áno, dnes sa robí dokonca už aj mäso. V tomto storočí určite uvidíme zaujímavé výstupy z oblasti tkanivového inžinierstva. Technológie idú tak rýchlo dopredu, že o pár rokov si možno budete môcť vytlačiť kožu alebo rohovku na 3D tlačiarni priamo vo vašom laboratóriu. Veľmi intenzívne sa na tom pracuje.

Ako posunul vynález 3D tlače tkanivové inžinierstvo?

S 3D biotlačou je to zatiaľ v začiatkoch. Bunky treba dostať do takzvaných bioinkov, čo sú vlastne náplne do 3D tlačiarne. Lenže 3D tlač a bioinky často fungujú na princípe využitia UV svetla, ktoré spôsobuje polymerizáciu, a práve UV svetlo bunky nemajú veľmi rady. Vedci sa teda snažia vyvinúť technológie, ktoré by umožňovali 3D biotlač a zároveň nepoškodzovali bunky. Čo sa však dá vytlačiť veľmi elegantne už dnes, sú rôzne podklady, na ktorých sa bunky následne kultivujú klasickou cestou.

Na akom výskume momentálne pracujete?

Momentálne sa zameriavam hlavne na biokompatibilitu zdravotníckych pomôcok, ktoré smerujú do ústnej dutiny, očí, a budeme robiť výskum aj ohľadne vaginálneho tkaniva.

Čo všetko patrí k zdravotníckym pomôckam?

Definícia je veľmi dlhá, ale v podstate je to všetko, čo napomáha pri ošetrovaní, diagnostike alebo zlepšuje komfort pacienta. Zubné náhrady, katétre, umelé kĺby, dokonca aj prístroje, ktoré umožňujú mimotelový obeh, alebo aj chirurgické rúško, prípadne respirátor. V rámci epidémie COVID-19 ste pravdepodobne videli v televízii zdravotníkov, ktorí majú nežiaduce reakcie po dlhom nosení ochranných pomôcok. Tam sa v niektorých prípadoch objavila precitlivenosť voči materiálu, z ktorého je maska vyrobená.

Aké problémy pri zdravotníckych pomôckach riešite?

Zaoberali sme sa napríklad chirurgickými šitiami, ktoré netreba vyberať, lebo sa v tele rozpadávajú. Pri rozpade polymérov sa uvoľňujú monoméry a ďalšie látky, ktoré môžu spôsobovať dráždivosť alebo zápal. Niektoré látky v testoch na zvieratách vyšli negatívne, ale v teste, ktorý sme vyvinuli, sa ukázali ako problematické.

Stretli ste sa s tým, že by sa testovalo na zvieratách zbytočne?

Áno. Súvisí to s pomalým prienikom výskumu do praxe. Výskumníci sú so svojím výskumom často aj dvadsať rokov popredu, ale ich výsledky nepreniknú do každodenného používania. Metódu kožnej dráždivosti pre oblasť chemických látok máme od roku 2009. Napriek tomu, že máme vhodné metódy a modely na to, aby sme prešli aj v oblasti testovania zdravotníckych prostriedkov na in vitro metódy, stále sa robia testy na zvieratách.

Čo znamená in vitro?

Je to alternatívna metóda, v rámci ktorej kultivujeme bunkové alebo tkanivové kultúry v laboratórnych podmienkach. Kedysi sa na kultiváciu používalo sklo, preto sa to z latinčiny volá in vitro – v skle. Dnes už používame plasty, takže ten názov je trochu archaický. Máme aj metódu in silico, kam patrí počítačové modelovanie. V rámci neho využívame aj umelú inteligenciu. Spojenie týchto dvoch metód nám vie poskytnúť oveľa väčší obraz o tom, čo môžeme od ktorej látky očakávať.

Čo spomaľuje uplatňovanie nových metód v praxi?

Administratíva a legislatíva. Býva to niekedy aj taká ľudská pohodlnosť. Hlavne v základnom výskume. Ľudia si už zvykli používať zvieratá a niekedy sa zabudnú zamyslieť, či to zviera správne odzrkadľuje situáciu, aká nastáva u ľudí. Potkany, králiky a myši nám vedia povedať, čo sa deje v rámci ich druhu. No niekedy nastáva problém s premietnutím výsledku na ľudský organizmus. Veľmi náročnou oblasťou je výskum liečiv, kde sa ľudské choroby snažíme simulovať na zvieratách. Dobré animálne modely ľudských chorôb však väčšinou nemáme.

V dvoch kategóriách ste sa dostali do užšieho výberu na ocenenie Lush Prize. O čo v tejto súťaži ide?

Je to celosvetové ocenenie za prínos k vývoju a uplatneniu alternatívnych metód testovania. Ja som nominovaná za lobing, čiže za aktivity, ktoré dlhodobo podporujú náhradu testov na zvieratách inými metódami. Druhá nominácia je skupinová a je v kategórii veda. Ide o výskum biokompatibility zdravotníckych pomôcok. Podarilo sa nám vyvinúť protokol, ktorý čiastočne nahradil jeden z testov kožnej biokompatibility na králikoch.

Na Slovensko ste sa vrátili po rokoch v USA a Nemecku. Čo bolo impulzom na návrat domov?

Doktorandúru som si robila v Berlíne. To boli úžasné tri roky, keď som sa dostala k všetkým 3D tkanivovým modelom kože a oka, ktoré boli vtedy k dispozícii. Uvažovala som, že zostanem v Nemecku, ale dostala som ponuku pokračovať vo validácii testu kožnej dráždivosti v americkej firme. Jej pobočku a technológie som potom mala preniesť do Európy. To bol mostík, ako sa z Nemecka cez Ameriku vrátiť na Slovensko.

Bolo od začiatku v pláne preniesť pobočku na Slovensko?

Uvažovali sme nad niekoľkými krajinami. Zaradiť tam Slovensko bol nápad bývalého prezidenta firmy, ktorý čítal článok o tom, že sa nám ekonomicky darí a budeme mať euro. Urobili sme si teda zopár analýz nákladov a toho, či majú vytypované krajiny dostatočne dobré školstvo, ktoré nám vie vychovať odborníkov. Z porovnania nám vyšla najlepšie Česká republika, ale keďže nemali euro, firma sa rozhodla pre Slovensko.

Keď boli všetky prípravy na presun rozbehnuté, šéf povedal, že sa veľmi teší na to, ako nás príde na Slovensko pozrieť. Chcel si tu naplánovať aj dovolenku pri mori. Takže sme zistili, že pôvodne mal na mysli Slovinsko, a musela som ho vyviesť z omylu. Nakoniec bol však rád, že sme to urobili na Slovensku. Je mi veľmi ľúto, že to už osobne nevidel. Zomrel v roku 2012, paradoxne na rakovinu kože. Ale to, čo sme mu mali možnosť ukázať cez fotografie a korešpondenciu, ho veľmi tešilo.

Zníženiu množstva zvierat vo výskume a zjemneniu testovacích metód sa venujete už takmer dvadsať rokov. Čo považujete v tomto smere za svoj najväčší úspech?

Prvým veľkým úspechom bol protokol, ktorý sme vyvíjali ešte v Nemecku v spolupráci so spoločnosťou L’Oréal a do platnosti vstúpil v roku 2009. Išlo o validáciu alternatívnej metódy na hodnotenie kožnej dráždivosti chemických látok. Čiastkových úspechov bolo potom viac. Podarilo sa nám vyvinúť a validovať protokol pre očnú dráždivosť. Momentálne pracujeme na hodnotení fototoxicity s pomocou tkanivových modelov a validácii protokolu. Každý takýto úspech ma veľmi teší. Validácia je vec, ktorá je vedecky takmer neviditeľná, ale stojí strašne veľa úsilia.

Ďalšia vec, z ktorej mám radosť, je platforma pre princípy 3R (z angličtiny reduce, refine, replace – pozn. red.), ktorú sme na Slovensku založili. Jej cieľom je zredukovať množstvo zvierat, zlepšiť ich podmienky v experimentoch a nahradiť ich alternatívnymi metódami. V rámci tejto skupiny si s ďalšími odborníkmi vymieňame informácie. Som aj viceprezidentkou slovenskej toxikologickej spoločnosti SETOX a musím povedať, že slovenskí toxikológovia sú veľmi otvorení novým metódam.