Celosvětově uznávaný vědec a odborník v patologii umělého krevního oběhu, bioengineeringu u živých organismů a ve využívání biomateriálů v medicíně profesor Kou Imachi převzal v září pamětní medaili Lékařské fakulty. Prof. Imachi v roce 1995 řídil implantaci umělého srdce vlastní konstrukce u experimentální kozy, která přežila 532 dnů, což je dosud světový rekord. Japonsko-česká spolupráce v totální náhradě srdce a ve vývoji podpůrných cirkulačních systémů se na Masarykově univerzitě rozvíjí už od sedmdesátých let minulého století. Letos v květnu byla v Sendai rozšířena dvěma dalšími smlouvami.
Přispěl jste k uzavření smluv o spolupráci mezi Lékařskou fakultou MU a dvěma institucemi v Sendai. Jak a kdy začala vaše spolupráce s našimi vědci?
Jsem badatelem v biomedicínském inženýrství, a zvláště se zaměřuji na výzkum umělého srdce. Od roku 1970 jsem se často setkával na mnohých mezinárodních konferencích o umělých orgánech s profesorem Jaromírem Vašků z vaší univerzity. Ten je mimořádným patofyziologem, který projevil velice vzácné nadání v oblasti výzkumu umělého srdce, zvláště pak v úsilí o jeho vývoj a využití. Ačkoliv jsem původně strojní inženýr, zabývám se mimořádně fyziologií a patofyziologií krevního oběhu. Společný zájem vytvořil naše dlouhodobé duchovní spříznění a přátelství. Stále diskutujeme o příčinách smrti zvířat s umělým srdcem bez jakéhokoliv utajování vlastních poznatků.
V osmdesátých letech vás profesor Vašků pozval do své laboratoře na Lékařské fakultě.
Ano, roku 1984 mě profesor Vašků pozval a byl jsem překvapen, když jsem tu uviděl řadu telat přežívajících s totální náhradou srdce. Ve světě tehdy totiž existovalo pouze několik laboratoří jen s jednotlivými zvířaty, ale v té brněnské jich žilo najednou s umělým srdcem několik. Experimenty v takovém rozsahu už nikdo po týmu vaší univerzity nezopakoval. Od této doby jsme se často navzájem navštěvovali a zahájili jsme i výměnu lékařů. Postupně přijeli MVDr. Peter Guba (1996–1997) a MUDr. Petr Dobšák (2000–2001) na několikaměsíční stáž na naši univerzitu v Tokiu, kde studovali vývoj a možnosti užití umělého srdce. V r. 2003 byla na Tohoku univerzitě v Sendai založena organizace TUBERO (Tohoku Bioengineering Research Organization) a na biomedicínský výzkum jsme dostali na dobu pěti let velký rozpočet podporovaný japonskou vládou. Byl jsem tehdy dotázán, zda bych se nechtěl připojit a pomoci s projektem i po mém odchodu z univerzity v Tokiu do důchodu v roce 2004. Souhlasil jsem a stal jsem se členem TUBERO, které získávalo v r. 2003 spolupracovníky pokročilé v biomedicínském výzkumu v celém světě. Prof. P. Dobšák předložil ojedinělou studii aplikovaného výzkumu, nazvanou „Vyšetřování vlivu nízkofrenkvenční elektrické stimulace na funkční vlastnosti kosterního svalstva a její klinické využití při chronickém selhání srdce“. Z celkových 102 předložených projektů jsme podle přísných kritérií vybrali dvacet nejlepších řešitelů. Prof. Dobšák byl jedním z nich. Každoročně přijížděl do Sendaie a během let 2004-2008 vždy po dobu dvou měsíců pracoval na svém projektu. Spolupracovali s ním prof. Masahiro Kohzuki, přednosta Kliniky interní medicíny a rehabilitace z univerzitní nemocnice v Sendai, a prof. Tomoyuki Yambe, prezident IDAC (Institute of Development, Aging and Cancer), kteří výsledky studie prof.Dobšáka nyní aplikují v klinické praxi. Použití nízkofrekvenční elektrické stimulace při srdečním selhání bylo v univerzitní nemocnici Tohoku první klinickou aplikací tohoto druhu v Japonsku. TUBERO projekt skončil v březnu 2008 a my jsme na jeho základě mohli zahájit specializované studium v nové škole biomedicínského inženýrství. Obdobná studia budou zahájena také na Lékařské fakultě Masarykovy univerzity, na čemž jsme se dohodli koncem května tohoto roku při návštěvě kolegů z LF MU.
V roce 1955 jste řídil implantaci umělého srdce vlastní konstrukce u experimentálního zvířete – kozy. Přežití 532 dnů s umělým srdcem se stalo světovým rekordem. Proč jste si zvolil jako experimentální zvíře kozu?
Problém výběru vhodného experimentálního zvířete pro výzkum aplikace umělého srdce se řešil v celém odborném světě. První experimenty byly prováděny na psech, ovšem ukázalo se, že pes poskytuje příliš malý prostor pro implantaci celého umělého srdce a navíc často v průběhu operace upadal při dlouhodobém mimotělním krevním oběhu do šoku. Tento fakt si vyžádal hledání jiného zvířecího druhu, který by byl větší a odolnější. Nakonec byly vybrány ovce a kozy, protože zaručovaly delší dobu přežití a nejméně komplikací. V letech 1966-1967 byli vybíráni pouze velmi mladí jedinci, u nichž se po implantaci umělého srdce podařilo postupně prodlužovat dobu jejich přežívání. Potvrdilo se tak, že tato zvířata jsou pro experimenty s implantací umělého srdce velmi vhodnými objekty. Velkým problémem však bylo to, že mladí jedinci během půl roku vyrostli až na dvojnásobek váhy, ale žádné vhodnější zvíře jsme nenašli. Můj někdejší šéf prof. Kazuhiko Atsumi začínal s pokusy s umělým srdcem na tokijské univerzitě v r. 1959. Jako experimentální zvíře si vybral psa, ale pes nepřežíval déle jak dva dny. Já jsem se k jeho projektu přidal v r. 1970. Vybrali jsme si k experimentům ovci, ale velmi brzy se ukázalo, že ovce mají příliš tenké cévní stěny a vysoký obsah tukové tkáně, což ztěžovalo chirurgické výkony. Tak jsme vyměnili ovce za kozy, jejichž tělesná váha zhruba odpovídá tělesné váze dospělého Japonce. Přežívání koz po implantaci umělého srdce se stále zlepšovalo, z 151 hodin v r.1971 (25 dnů r.1974, 10 dnů r.1976, 174 dnů r.1979, 288 dnů r.1980 a 344 dnů r.1984) až na rekordních 532 v r. 1995. Ukázalo se, že ve volbě kozy jako experimentálního zvířete byl náš institut světově úspěšný. Koza je tiché a vznešené zvíře a k člověku velmi přítulné. Přes všechny klady existuje i několik problémů při experimentální práci s tímto zvířecím druhem. Pro experiment je jedním z důležitých faktorů stáří zvířete, zejména vzhledem k fyziologickým rozdílnostem mezi kůzletem a dospělou kozou. V Japonsku jsou ovšem kůzlata drahá, protože domácích chovů je velmi málo. Jedním z dalších problémů je, že koza má v mládí více krevních skupin (uvádí se jich přes dvacet !), takže během operace ani po ní není možná krevní transfúze. Masarykova univerzita byla jedinou institucí ve světě, kde se podařilo realizovat úspěšné dlouhodobé přežívání jiných experimentálních zvířat s umělým srdcem, totiž mladých býčků.
Co je ještě třeba vyřešit, než bude možné provádět obdobné implantace umělého srdce u člověka?
Celková náhrada lidského srdce umělým je samozřejmě naším zásadním cílem. K tomu je ještě třeba dosáhnout vysoké trvanlivosti a energetické výkonnosti srdeční pumpy, zkoušet nové energetické zdroje – baterie – a zdokonalovat řídicí jednotky – tyto procesy prakticky probíhají neustále. Krevní oběh a jeho patofyziologie také vyžadují velmi speciální a důkladné studium vlivu tepu krve v periferním systému. Rovněž je třeba zjistit, jaký druh a způsob kontroly bude pro pacienta nejvhodnější. Musí být rovněž vyřešen problém slučitelnosti (kompatibility) krve s biofyzikálními vlastnostmi materiálů, s nimiž krev protékající umělým srdcem přichází do kontaktu.
Jaké máte další plány ve výzkumné spolupráci s našimi vědci?
V současné době pracujeme na celkové kompatibilitě krve a umělého srdce. Bezporuchová a mechanicky vysoce odolná pumpa, která totálně nahradí srdce, je jedním z našich cílů. Velkým problémem – a současně i uměním – je rovněž problematika udržování fyziologické pulzace krevního proudu v přítomnosti čerpadla. Právě tady očekáváme úspěšnou spolupráci s Masarykovou univerzitou, zvláště s fyziology a patofyziology, s cílem dosáhnout požadovaných vlastností průtoku krve a nejvhodnějšího způsobu jeho regulace. Kromě spolupráce na vývoji umělého srdce spolupracuje Tohoku univerzita v Sendai s Masarykovou univerzitou, jako evropskou reprezentativní univerzitou, ještě na klinickém výzkumném projektu v oblasti kardiovaskulární rehabilitace.
Můžete našim studentům poradit, jak se připravovat na splnění jejich snů o světových rekordech?
V našem století medicína rapidně progreduje, a to v souladu se základním a technologickým výzkumem a vývojem. Bohužel ještě stále existuje mnoho dosud nevyléčitelných a ne zcela prozkoumaných chorob. To je přece velká výzva k řešení. Nové lékařské technologie a zobrazovací techniky, jako například moderní rentgenová robotika, CT, magnetická rezonance, pozitronová emisní tomografie (PET), ultrasonografie, termografie, genová terapie, regenerační medicína a další, představují obrovský pokrok při stanovování diagnóz. Cílená léčba, transplantace orgánů a implantace umělých orgánů zachraňují stále více lidských životů. Ale současně tyto nové lékařské technologie, jako implantace umělých orgánů, genová terapie, regenerační medicína, kladou v klinickém využití i náročné etické otázky. Studenti medicíny si mohou v postgraduálním studiu vybrat různé specializace, stát se klinickými lékaři, klinickými výzkumníky, badateli v základním výzkumu, řídícími pracovníky a tak dále. Avšak ať si vyberete jako studenti jakýkoliv program, mějte, prosím, každý svůj osobní velký sen, ale současně si buďte vědomi toho, že vaším největším snem musí být vždy zachování nebo prodloužení života pacienta a zlepšování péče o lidské zdraví. I když na cestě za vaším snem bude dozajista mnoho překážek, neopouštějte ho, prosím, ale ctěte ho jako velkou výzvu odvahy ducha.
Profesor Kou Imachi (Okayama, 1942)
je celosvětově uznávaným vědcem a odborníkem v patologii umělého krevního oběhu, bioengineeringu u živých organismů a ve využívání biomateriálů v medicíně. Vedl tým Department of Biomedical Engineering na Univerzitě v Tokiu (1991–2004), nyní je členem Steering Board výzkumné organizace TUBERO v Sendai. Dosud úspěšně řešil 20 státních výzkumných úkolů, vydal 41 knih (12 anglicky), napsal 388 originálních statí (151 anglických) a publikoval desítky odborných článků. Je členem několika prestižních světových vědeckých společností pro problematiku umělých orgánů a členem newyorské Akademie věd. Za úspěchy při řešení problémů vývoje, výroby a užití umělého srdce dostal šest mezinárodních ocenění, jedno z nich v roce 1988 i na Masarykově univerzitě.
V roce 1995 řídil implantaci umělého srdce vlastní konstrukce u experimentální kozy, která pak přežila 532 dnů, což je dosud světový rekord. Japonsko-česká spolupráce v totální náhradě srdce a ve vývoji podpůrných cirkulačních systémů se na naší univerzitě úspěšně rozvíjí už od sedmdesátých let minulého století. V květnu letošního roku byla v Sendai rozšířena dvěma dalšími smlouvami, které tam za LF MU podepsal její děkan prof. MUDr. Jan Žaloudík, CSc. Poté prof. Imachi navštívil opět Brno a 12. 9. převzal na LF MU Pamětní medaili.
