Nové in vitro modely pro studium tuberkulózy a mykobakteriálních infekcí

Abstract

This bachelor's thesis provides a comprehensive review and critical evaluation of laboratory models used to study tuberculosis and other mycobacterial infections. The work is based on an analysis of recent scientific literature and focuses on comparing the biological relevance, technical complexity, and potential applications of these models in the development of new drugs and vaccines. The review shows that three-dimensional cell cultures, particularly lung organoids, more accurately replicate the structure and function of lung tissue compared to traditional two- dimensional models. However, their predictive value is limited by the absence of vascularization and a fully functional immune component. More advanced approaches, such as microfluidic systems ("lung-on-chip"), enable simulation of mechanical stimuli and dynamic environments, which increases physiological relevance but complicates standardization. Granuloma models allow the study of spatial organization and long-term persistence of infection, while humanized animal models offer the highest level of complexity at the cost of high expenses and ethical constraints. The thesis also discusses future directions, including the integration of immune cells into organoid systems, incorporation of mechanical stimuli, and standardization of protocols...

Bakalářská práce se formou rešerše zaměřuje na shrnutí a kritické zhodnocení vybraných modelů používaných pro studium tuberkulózy a dalších mykobakteriálních infekcí. Ukazuje se, že trojrozměrné buněčné kultury, zejména plicní organoidy, dokážou lépe napodobit strukturu a funkci plicní tkáně než tradiční dvourozměrné modely. Jejich využití však omezuje absence cévního systému a plnohodnotné imunitní složky. Pokročilejší přístupy, jako jsou mikrofluidní systémy (tzv. plíce na čipu), umožňují simulovat mechanické podněty a dynamické prostředí, což zvyšuje jejich věrohodnost, ale zároveň komplikuje standardizaci. Modely granulomu poskytují možnost studovat prostorovou organizaci infekce a její dlouhodobou perzistenci, zatímco humanizované zvířecí modely nabízejí nejvyšší úroveň komplexity, avšak za cenu vysokých nákladů a etických omezení. Práce diskutuje také perspektivy dalšího vývoje, zejména integraci imunitních buněk do organoidních systémů, zavedení mechanických stimulů a standardizaci protokolů pro zajištění reprodukovatelnosti. Tyto směry jsou klíčové pro zvýšení prediktivní hodnoty modelů a jejich využitelnosti při vývoji nových terapeutických strategií proti tuberkulóze a infekcím způsobeným netuberkulózními mykobakteriemi. Klíčová slova: tuberkulóza, in vitro model, organoid, tkáňová...