Jak nám technologie mohou pomoci obnovit nebo získat smysly

Na světě žije přes 93 miliónů lidí, kteří mají problémy se sluchem. O tom, jak může věda vracet sluch, jsme si povídali s Filipem Hrnčiříkem, doktorandem na Univerzitě v Cambridge, který se zabývá vývojem kochleárních implantátů.

- Studujete Ph. D. program na Fakultě klinických neurověd na jedné z nejprestižnějších univerzit světa v Cambridge, kde se věnujete výzkumu kochleárních implantátů. Věděl jste, že se implantátům budete chtít věnovat?

Já jsem o kochleárních implantátech slyšel poprvé, až když jsem si četl popisek projektu (smích). Moje vedoucí z magisterského studia tady v Cambridge mě na tenhle projekt doporučila mému současnému vedoucímu. Musel jsem ale podstoupit několik kol pohovorů.

- A co přesně na kochleárních implantátech zkoumáte?

Nejdříve je nutné říct, že kochleární implantát se zavádí do vnitřního ucha, do takzvané kochley, česky hlemýždě. Každý z nás má navíc kochleu velikostně trochu jinou. Při zavádění vznikají třecí síly, které způsobují, že je vysoká pravděpodobnost, že člověk přijde o svůj zbytkový sluch. Já studuji, jak tyto síly vznikají a jak jim zamezit a zdali existuje způsob, při kterém bychom mohli implantát optimalizovat tak, aby třecí síly byly co nejmenší. Není to ale jen o materiálu, ze kterého je implantát vytvořen, je to i o samotné anatomii ucha.

- V jak velkém týmu na projektu pracujete?

V laboratoři nás je okolo dvanácti, na tomto projektu pracujeme tři. Ale mnoho projektů se prolíná, díváme se na různé věci z různých pohledů, ale míříme ke stejnému cíli. Spolupracujeme i s ostatními odděleními na Cambridge.

- Kolik hodin denně v laboratoři trávíte?

To záleží na období, například teď píšeme publikace, takže jsme v laboratoři méně a sedíme za stolem a píšeme. Běžně je to ale tak osm až deset hodin.

- První kochleární implantát byl vytvořen v roce 1961. Jak se od té doby vyvinul?

Posledních deset let se tlačí na to, aby se využívaly elektroakustické stimulace, tedy využívání nejen implantátu, ale i zbytkového sluchu pacienta. To dřív nebylo možné, protože už při zavádění implantátu byly vlasové buňky, které zprostředkovávají sluch, poškozeny. Dnes navíc celý implantát zůstává pod kůží, zvenku za uchem máte pouze aparát – mikrofon, procesor, transmiter a baterie – který je bezdrátově připojený k zařízení. Pokud tenhle aparát zrovna nemáte na uchu, nikdo nepozná, že máte kochleární implantát. Dříve, u prvních implantovaných pacientů, to ale fungovalo jinak – aparát byl velký a nemohl být zabudován pod kůži, takže vám z hlavy implantát trčel, aby mohl být připojen k vnějšímu zařízení. Tenkrát byla výpočetní technika a takové věci extrémně veliké, takže lidé měli vedle sebe vozík, který museli tahat, a v něm byl ten mikrofon, procesor… Od té doby tyto implantáty udělaly velký skok, i co se právě velikosti týče. Zařízení se zmenšilo, snížila se i rizika. Stále ale máme nějaké rezervy ve zlepšení – jak už můj výzkum naznačuje, je to zlepšení v procesu zavádění implantátu. V blízké budoucnosti by taky mohl být kochleární implantát, který se sám vyhýbá překážkám, takže nezpůsobuje problémy tím, že se otírá o velmi citlivé stěny kochley.

- Vidíte budoucnost pouze v kochleárních implantátech?

Myslím, že zhruba ve dvacetiletém horizontu budou kochleární implantáty řešit jenom část problémů se sluchem. Problémů, které způsobují, že člověk neslyší, může být velká řada. Kochleární implantát je takové univerzální zařízení, protože když ho zavedeme, stimuluje všechny sluchové nervy v daném místě. Ale může se stát, že někteří pacienti mají sluchový aparát v pořádku, jenom jim třeba chybí protein, který zprostředkovává spojení neuronů. Takže je problém, že když se implantát zavádí, hrozí poškození kochley, a tak možná ztráta zbytkového sluchu pacienta. A právě místo toho, aby se vkládal implantát, může být použita třeba genová terapie. To znamená, že by se dotyčnému pomocí injekce podal gen, který by zprostředkoval tvorbu proteinu, který v kochlei chybí. A vzhledem k tomu, že implantát je stále riziko a kvalita sluchu s implantátem je znatelně nižší, tipl bych si, že genová a buněčná terapie budou hrát při záchraně sluchu velkou roli.

- Mohou mít kochleární implantát i zcela neslyšící osoby?

Dá se implantovat pro úplně neslyšící, ale záleží na dalších okolnostech. Pokud třeba nemáte kochleu, není implantát kam vložit. Jsou ale i různé případy, ve kterých je kochlea nevyvinutá a implantát dokáže pomoct.

*

Byl jste sám svědkem operace, při které se kochleární implantát vkládá do kochley?

Během prvních čtrnácti dnů v laboratoři se mě můj vedoucí zeptal, jestli už jsem vložení implantátu viděl na vlastní oči, a já řekl, že ne. Tak mě vzal na oddělení anatomie a tam jsem poprvé viděl, jak biotechnologie fungují. Byla tam velká salátová mísa, v ní hlava a v té hlavě zabudovaný implantát, který byl vyvedený a přes USB připojený k notebooku, kam posílal signály. To jsem si říkal, že to už jsou ty pravé bio vědy (smích). Pro představu – kochleární implantát se nezavádí přes střední ucho, přes bubínek, ale pacient musí podstoupit operaci, při které se nařízne kůže za uchem a vrtá se do lebky, dokud se neodhalí vnitřní ucho.

- A vy víte, jak člověk s kochleárním implantátem slyší?

Dá se to najít třeba i na YouTube. Někteří lidé mají implantát třeba jen na jednom uchu a ti pak dokáží popsat, v čem je rozdíl. Také existují programy, které dokáží napodobovat, jak lidé s implantátem slyší. V kochlei jsou nervy velmi hustě rozložené a implantát by měl ideálně stimulovat jen pár nervů v daný okamžik, které odpovídají dané frekvenci. Ale protože jsou tam ty nervy hustě rozložené, každá elektroda stimuluje poměrně velký region nervů, a to potom přispívá k tomu, že sluch v podstatě není ostrý, protože se rozlévá i do vedlejších frekvencí.

- Znáte někoho s kochleárním implantátem?

Naše laboratoř je součástí takové skupiny, ve které jsou další tři laboratoře, a tam jeden výzkumník implantát má. Také jsem byl řečníkem na květnové konferenci TEDxYouth@Prague (konference, která spojuje odborníky se studenty vysokých a středních škol, pozn. red.) a tam jsem potkal, nyní už kamarádku, která kochleární implantát má.

- Na projektu pracujete už tři roky. Posunuli jste se k nějakému výsledku?

Naštěstí ano (smích). Na začátku jsem strávil docela dlouhou dobu výběrem 3D tiskárny. Můj projekt je totiž o různých velikostech kochley a silách, které vznikají při zavádění implantátů. A tím, že kochlea je kost, tak nevidíte, co se vevnitř děje, když implantát zavedete. I to byl důvod, proč jsme se rozhodli, že budeme kochley tisknout na 3D tiskárnách, protože můžou být průhledné. Velká část mojí práce tak byla o tom tu tiskárnu najít a optimalizovat tak, aby byl výsledek co nejvíc podobný skutečné kochlei. Dokonce jsme došli tak daleko, že jsme projekt chtěli přivést na trh. Ale trh pro kochleární implantáty je opravdu malý, takže jsme se rozhodli to přestat tlačit. Ale čekají nás diskuze s firmami, které se věnují právě tomu, že místo zavedení kochleárního implantátu by se použila genová terapie. Ti mají o naši technologii velký zájem.

- Má kochleární implantát nějakou omezenou dobu fungování?

Zhruba 20–30 let, ale to se zjišťuje až teď, protože to odpovídá době, kdy byla tato technologie se zavedením implantátu pod kůži poprvé použita. Nedávno se ale stalo třeba to, že jedna firma měla problém s jejich technologií a všechny implantáty se musely vyměnit, což je obrovský problém, protože člověk musí podstoupit složitou operaci.

- Začal jste se díky výzkumu víc zajímat o problematiku sluchově postižených?

Je to zajímavé téma a vždy mě zajímalo, jak nám technologie mohou pomoci a posunout nás kupředu, v tomto případě, jak nám mohou pomoci obnovit nebo získat smysly, které jsme třeba s odstupem času ztratili nebo ani nikdy neměli. Ne všichni ten kochleární implantát chtějí. Jsou lidé, kteří jsou němí určitou dobu, a když pak dostanou kochleární implantát, jsou odsuzováni svojí komunitou, protože jsou v jejich očích v podstatě jako zrádci. Jsou tam zajímavé aspekty toho, že i když máte řešení na problém, ne všichni toto řešení chtějí, protože ho jako problém nevidí.

- V tomto roce ukončíte vaše PhD. studium. Jaké jsou vaše další plány?

Nad odpovědí pro tuto otázku se již pár měsíců zamýšlím. Jednak bych se chtěl stále věnovat vědě a výzkumu ve svém oboru, a proto usiluji o pozici "post-doca" v mé současné laboratoři na University of Cambridge. Chtěl bych ještě dokončit pár nápadů a něco nového vyzkoušet – například 3D tisk na tiskárně s nejvyšším rozlišením na světě, na kterou bych si jinak nesáhl. Zároveň cítím potřebu začít něco budovat. Z toho důvodu v současné době zakládáme s dlouholetým kamarádem Karlem Havlíčkem start-up BioM3D Technologies, který se zabývá 3D tiskem a jeho využitím pro medicínské účely. Nejprve se zaměříme na zubní lékařství a následně zamíříme do náročnějších a citlivějších medicínských oblastí. Ať mi tyto plány vyjdou, či nikoliv, rozhodně se chci do budoucna věnovat oblastem, které jsou přínosné pro společnost a které mi umožní rozvíjet se vědecky, společensky i ekonomicky.

Co je kochleární implantát? Kochleární implantát je druh ušního implantátu (implantovaného přístroje určeného na pomoc sluchově postiženým lidem), který se vkládá do vnitřního ucha (stimuluje nervy ve vnitřním uchu) a nahrazuje funkci hlemýždě (kochley). První implantát byl navržen na Univerzitě v Melbourne v Austrálii.

Foto: archiv Filipa Hrnčiříka

Foto: FILIP HRNČIŘÍK JE DOKTORANDEM NA UNIVERZITĚ V CAMBRIDGE, KDE SE V SOUČASNOSTI ZABÝVÁ VÝVOJEM KOCHLEÁRNÍCH IMPLANTÁTŮ. CELÝ ŽIVOT STUDUJE RŮZNÉ VĚDECKÉ OBORY, NA TECHNICKÉ UNIVERZITĚ V LIBERCI SE ZABÝVAL NANOTOXIKOLOGIÍ, V CAMBRIDGE POTÉ NAVÁZAL NA VÝZKUM 3D TISKU FLEXIBILNÍCH BATERIÍ, AŽ SE NAKONEC DOSTAL PRÁVĚ KE KOCHLEÁRNÍM IMPLANTÁTŮM.