Čo dokazujeme týmto ...
Skupina vedcov vytvorila zariadenie, ktoré môže vyvolať čiastočnú regeneráciu zadných končatín u dospelých afrických vodných žiab (Xenopus laevis) urýchlením opravy tkaniva v mieste amputácie. Ich objavy publikované v Cell Reports 6. novembra zavádzajú nový model pre testovanie elektroceutík alebo terapií stimulujúcich bunky.
Prirodzene, rastú iba pne. Postup je revolučný
„V lepšom prípade na dospelých žabách obvykle dorastú iba tenké chrupavčité hroty,“ uviedol Michael Levin, hlavný autor štúdie, vývojový biológ v Allen Discovery Center na Tufts University.
„Náš postup vyvolal regeneračnú reakciu, ktorú by za normálnych okolností nikdy nemali, čo malo za následok väčšie a štruktúrovanejšie prílohy. Zariadenie bioreaktora prinieslo veľmi zložité výsledky, ktoré bioinžinieri v súčasnosti nemôžu kontrolovať, “uviedol citovaný web sciencedaily.com.
Vedci 3D vytlačili kremíkový bioreaktor a naplnili ho hydrogélom - lepkavou hmotou polymérov. Naviazali hydrogél na zvlhčovacie hodvábne proteíny, ktoré podporujú hojenie a regeneráciu, a potom pridali progesterón. Progesterón je dobre známy svojou úlohou pri príprave maternice na tehotenstvo, ale tiež sa preukázalo, že tento hormón podporuje opravu nervov, krvi a kostného tkaniva.
Ako uskutočnili experiment
Vedci rozdelili žaby do troch skupín: experimentálna, kontrolná a falošná. Pre experimentálnu a falošnú skupinu ihneď po amputácii prišili zariadenie na žaby. V experimentálnej skupine bioreaktor uvoľňoval progesterón v mieste amputácie. Vo všetkých prípadoch odstránili zariadenia po 24 hodinách.
Keď analyzovali žaby v experimentálnej skupine v rôznych časoch, po dobu viac ako 9,5 mesiaca, všimli si, že bioreaktor akoby spúšťal určitý stupeň regenerácie končatín, ktorý sa u ostatných skupín nepozoroval. Namiesto typickej štruktúry ostrého typu (špice) malo ošetrenie bioreaktorom za následok vytvorenie lopatky bližšie k úplne vytvorenej končatine, ako by mohlo dôjsť k vlastnej regenerácii.
„Bioreaktorové zariadenie vytvorilo prostredie priaznivé pre ranu, v ktorom mohlo tkanivo rásť, ako to bolo počas embryogenézy,“ hovorí Levin. tkanivá ".
Rástli aj kosti
Levin a jeho tím podrobnejšie analyzovali regenerované štruktúry pomocou molekulárnych a histologických analýz. Zistili, že na rozdiel od kontrolných a falošných skupín boli regenerované končatiny žiab ošetrených bioreaktorom hrubšie s lepšie vyvinutými kosťami, inerváciou a vaskularizáciou (pozri FOTO3, n.r.). Pri analýze videozáznamov žiab v ich akváriách si tiež všimli, že žaby môžu plávať takmer ako neaputované žaby.
Analýza RNA a analýza transkriptomu ukázali, že bioreaktor zmenil génovú expresiu, ktorá sa vyskytuje v bunkách v mieste amputácie. Gény zapojené do oxidačného stresu, serotonergnej signalizácie a aktivity bielych krviniek boli pozitívne regulované, zatiaľ čo iné gény súvisiace so signalizáciou boli regulované negatívne.
Vedci tiež pozorovali, že zjazvenie a imunitné reakcie boli u žiab ošetrených bioreaktorom negatívne regulované, čo naznačuje, že pridaný progesterón zoslaboval prirodzenú reakciu tela na zranenie spôsobom, ktorý bol prospešný pre proces regenerácie.
Regenerácia, bližšie, ako si myslíme
„Pokiaľ ide o reprodukciu a nedávno objavenú úlohu vo funkcii mozgu, pôsobenie progesterónu je lokálne alebo tkanivovo špecifické,“ hovorí hlavná autorka Celia Herrera-Rincon, neurologička v Levinovom laboratóriu na Tuftsovej univerzite.
„Týmto prístupom demonštrujeme, že možno reprodukcia, spracovanie mozgu a regenerácia sú bližšie, ako si myslíme. Možno tieto procesy zdieľajú cesty a prvky spoločného bioelektrického kódu - a zatiaľ úplne nepochopiteľné. ““.
Levinov tím bude pokračovať v štúdiu bioelektrických procesov s cieľom vyvolať regeneráciu chrbtice a preprogramovanie nádoru. Vedci tiež dúfajú, že sa im podarí replikovať bioreaktorový experiment na cicavcoch. Predchádzajúce štúdie naznačujú, že myši môžu za správnych podmienok čiastočne regenerovať amputované končatiny, ale ich život na pevnine tomuto procesu bráni.
Najlepšie regenerátory sú vodné
„Takmer všetky dobré regenerátory sú vodné,“ uviedol Levin sciencedaily.com . „Viete si predstaviť, prečo je to dôležité: je nepravdepodobné, že by myš, ktorá stratí prst alebo končatinu a potom si pri chôdzi trie jemné regeneračné bunky o podlahu, významnou regeneráciou končatiny.“.
Levin plánuje ďalšie pridanie senzorov do zariadenia na diaľkové monitorovanie a optogenetickú stimuláciu, ktoré, ako dúfa, zlepší kontrolu nad bunkovým rozhodovaním po zranení.
Celú štúdiu je možné nahliadnuť TU .