A kifejlett békákról először mutatták ki, hogy újra növesztik az amputált lábakat, ami áttörést jelent a szervek regenerációjában.
Újjászületés egy sérült vagy hiányzó részének újbóli termesztését jelenti szerv maradék szövetből. Felnőtt ember sikeresen képes regenerálni bizonyos szerveket, például a májat és különösen a rendszeresen megújuló és helyreállított bőrt, de sajnos a legtöbb emberi szövetet. szervek nem rendelkeznek regenerációs képességgel. A regeneratív medicina célja, hogy megtalálja a módját, hogy újraindítsa a szövetek regenerálódását szervezetünkben. Az ideális megoldás az lenne, ha fontos utakat indítanának el, amelyek egy szövetet, például egy végtagot képesek visszaállítani a saját sejtjeiből, azonban ez nem egyszerű eset, hiszen a tudósok még mindig próbálják megérteni a szövetregeneráció árnyalatait.
Egy tanulmány Jelentések Cell, a Tuft Egyetem tudósai az USA-ból arra törekedtek, hogy megértsék a szövetregenerációs képességet és azt, hogy a sejtek hogyan működnek együtt, és hogyan alkotnak háromdimenziós szerv. Úgy döntöttek, hogy egy olyan állatban reprodukálják a szövetnövekedést, amely általában nem regenerálódik, és egy kétéltűt – kifejlett vízi afrikai karmos békát (Xenopus laevis) – választottak – a kutatás során gyakran használt laboratóriumi állatot. A kétéltűek nagyon korlátozott szövetmegújító képességgel rendelkeznek, hasonlóan az emberekhez. A tudósok sikeresen megterveztek egy olyan eszközt, amely újraindítja a szövetképződést az amputáció helyén, és lehetővé teszi a hátsó végtag részleges regenerálását felnőtt Xenopus béka esetében.
Újra növekvő amputált végtagok
Először egy hordható bioreaktort nyomtattak ki 3D-ben szilíciumban, és töltötték meg hidrogéllel. Ezután hidratáló selyemfehérjéket helyeztek erre a hidrogél polimerre, amelyekről ismert, hogy elősegítik a gyógyulást és a regenerációt. A progeszteron hormont – egy neuroszteroidot – adták hozzá, amelyről köztudott, hogy részt vesz a menstruációban, a terhességben és a szoptatásban. A progeszteron részt vesz az idegerek és más szövetek helyreállításában is. A békákat kísérleti, kontroll és színlelt csoportokra osztották. A kontroll és az ál-csoportban a végtag amputációját követően azonnal a békákba varrták a bioreaktor eszközt. A kísérleti csoportban a progeszteront a bioreaktor bocsátotta ki az amputáció helyére. Az eszközöket 24 óra elteltével eltávolították. A békákat ezután több hónapon keresztül rutinszerűen megfigyelték. A kontroll- és az ál-csoport békáinál vékony, porcos tüske alakult ki az amputáció helyén, ami normális, ha a szövetek regenerációja segítség nélkül halad. Csak a kísérleti csoportba tartozó békáknál volt megfigyelhető, hogy a bioreaktoros berendezés nagyobb végtag-regenerációt váltott ki, és a békák egy strukturáltabb lapát alakú toldalékot hoztak vissza a majdnem teljesen kialakult végtag közelébe. Ez elősegítette a szöveti regenerációt. A látható különbség néhány héten belül már önmagában is észrevehető volt, ami arra utal, hogy a bioreaktor eszköz támogató környezetet hozott létre a körül seb hogy lehetővé tegye a szövetek növekedését – hasonlóan ahhoz, ahogyan a szövetek növekednének egy embrióban a méhen belül. Csak egy rövid progeszteron-szállítás a bioreaktorból (csak 24 órán át) a lágyszövetek és a csontok növekedését váltotta ki több hónapon keresztül. A szövettani analízis és a regenerált struktúrák molekuláris vizsgálata során kiderült, hogy ezek a végtagok vastagabbak, fejlettebb csontozattal, beidegzéssel és vaszkularizációval rendelkeznek. A progeszteronnal kezelt állatok is aktívabbak voltak, mint a kontroll és az ál-csoportok.
A végtagok növekedése körülbelül hat hónap elteltével megállt, de a kéz- és lábujjak tipikus növekedéséhez vezetett. A kinőtt végtagoknak jó volt a csonttérfogata és -sűrűsége, a fő erek, az idegek jól elhelyezkedtek, és ezek a békák még úgy is tudtak úszni, mint a normál, amputálatlan békák natív végtagjaik használatával. Az RNS szekvenálás és a transzkriptoma analízis azt mutatta, hogy az amputációs helyen lévő sejtekben a génexpressziót a bioreaktor módosította. Tehát az oxidatív stresszhez és a fehérvérsejt-aktivitáshoz kapcsolódó gének aktívak (felszabályozottak), mások pedig alulszabályozottak voltak. A hegesedés és az immunválasz is csökkent, így lehetővé téve a regeneráció folyamatát, gyengítve a szervezet természetes reakcióját a sérülésekre, amelyek egyébként akadályozták volna a regenerációs folyamatot.
Jövő
Ez a tanulmány egy olyan kickstart vagy trigger program meghatározásának logikáján alapul, amely hosszú távú növekedéshez vezet. A sejtstimuláció új modelljének nevezhető. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az egerek normál körülmények között részben képesek regenerálni az amputált ujjbegyeket, de mivel nem víziek, és nincs víz, amely megvédené őket, így a kétéltűekkel ellentétben az egereknél a folyamat nem volt hatékony, mivel az érzékeny regenerált sejtek ismét kemény felületeknek voltak kitéve. újra. A gerinces állatok regenerációs megközelítését az emlősökre és az emberi szervezetre is alkalmazni kell, és a jövőben talán nagyon hamar olyan összetett szerveket is regenerálhatunk, amelyek szervátültetésre vagy bármilyen sérülésre, esetleg rákra is felhasználhatók.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
Herrera-Rincon C et al. 2018. A progeszteron rövid helyi alkalmazása hordható bioreaktoron keresztül hosszú távú regeneratív választ indukál felnőtt Xenopus hátsó végtagban. Jelentések Cell. 25. (6) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
