Ir pierādīts, ka pieaugušām vardēm pirmo reizi ataug amputētas kājas, kas to atzīmē kā izrāvienu orgānu atjaunošanā.
Reģenerācija nozīmē bojātas vai trūkstošas daļas atkārtotu audzēšanu orgāns no atlikušajiem audiem. Pieaugušie cilvēki var veiksmīgi atjaunot dažus orgānus, piemēram, aknas un īpaši ādu, kas tiek regulāri atjaunota un labota, bet diemžēl lielākā daļa cilvēka audu orgāni nav spēju atjaunoties. Reģeneratīvās medicīnas jomas mērķis ir atrast veidus, kā atkārtoti aktivizēt mūsu ķermeņa audu reģenerāciju. Ideāls risinājums būtu iedarbināt svarīgus ceļus, kas var atjaunot audus, piemēram, ekstremitāti, no savām šūnām, tomēr tas nav vienkāršs gadījums, jo zinātnieki joprojām cenšas izprast audu reģenerācijas nianses.
Pētījumā, kas publicēts Ziņojumi Cell, scientists from Tuft University USA aimed to understand tissue regeneration capacity and how cells cooperate and form a three-dimensional orgāns. They chose to reproduce tissue growth in an animal which normally does not regenerate and they chose an amphibian – adult aquatic African clawed frog (Xenopus laevis) – a commonly used laboratory animal in research. Amphibians have very limited tissue renewal capacity similar to humans. Scientists successfully designed a device which retriggers tissue generation at the amputation site and enables to partially regenerate a hindlimb in adult Xenopus frog.
Atkal augot amputētās ekstremitātes
Pirmkārt, valkājams bioreaktors tika izdrukāts 3D formātā silīcijā un piepildīts ar hidrogelu. Pēc tam uz šī hidrogēla polimēra tika uzklāti mitrinoši zīda proteīni, kas, kā zināms, veicina dziedināšanu un atjaunošanos. Tika pievienots hormons progesterons - neirosteroīds, kas, kā zināms, ir iesaistīts menstruāciju, grūtniecības un zīdīšanas laikā. Progesterons ir iesaistīts arī nervu asinsvadu un citu audu remonta veicināšanā. Vardes tika sadalītas eksperimentālajās, kontroles un fiktīvajās grupās. Kontroles un viltus grupās bioreaktora ierīce tika iešūta vardēs uzreiz pēc ekstremitātes amputācijas. Eksperimentālajā grupā progesterons tika atbrīvots no bioreaktora amputācijas vietā. Ierīces tika izņemtas pēc 24 stundām. Pēc tam vardes regulāri novēroja vairākus mēnešus. Vardēm kontroles un fiktīvas grupās amputācijas vietā izveidojās tieva, skrimšļaina smaile, kas ir normāli, ja audu reģenerācija norit bez palīdzības. Tikai eksperimentālās grupas vardēm tika novērots, ka bioreaktora iekārta izraisīja lielāku ekstremitāšu atjaunošanos un vardēm gandrīz pilnībā izveidojusies ekstremitāte tuvu atauga strukturētāka lāpstiņas formas piedēklis. Tas liecināja par veicinātu audu reģenerāciju. Redzamā atšķirība bija pamanāma dažu nedēļu laikā, kas liecina, ka bioreaktora ierīce radīja atbalsta vidi ap brūce lai audi augtu – līdzīgi kā audi augtu embrijā dzemdē. Tikai īsa progesterona piegāde no bioreaktora (novietota tikai uz 24 stundām) vairāku mēnešu laikā izraisīja mīksto audu un kaulu augšanu. Veicot histoloģisko analīzi un reģenerēto struktūru molekulāro pārbaudi, atklājās, ka šīs ekstremitātes bija biezākas un tām bija vairāk attīstīti kauli, inervācija un vaskularizācija. Dzīvnieki, kas tika ārstēti ar progesteronu, bija arī aktīvāki nekā kontroles un viltus grupas.
Ekstremitāšu augšana apstājās apmēram pēc sešiem mēnešiem, bet tas izraisīja tipisku roku un kāju pirkstu augšanu. Ataugušajām ekstremitātēm bija labs kaulu apjoms un blīvums, galvenie asinsvadi, labi novietoti nervi, un šīs vardes pat varēja peldēt līdzīgi tam, kā parastās nemamputētas vardes, izmantojot savas vietējās ekstremitātes. RNS sekvencēšana un transkripta analīze parādīja, ka gēnu ekspresiju šūnās amputācijas vietā modificēja bioreaktors. Tātad gēni, kas saistīti ar oksidatīvo stresu un balto asins šūnu aktivitāti, bija aktīvi (pārregulēti), un daži citi bija pazemināti. Tika samazinātas arī rētas un imūnā atbilde, tādējādi ļaujot reģenerācijai turpināties, vājinot ķermeņa dabisko reakciju uz traumām, kas citādi būtu kavējušas reģenerācijas procesu.
Nākotne
Šis pētījums ir balstīts uz starta vai palaišanas programmas definēšanas loģiku, kas veicinātu ilgtermiņa izaugsmi. To var saukt par jaunu šūnu stimulācijas modeli. Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka peles var daļēji atjaunot amputētos pirkstu galus normālos apstākļos, bet tāpēc, ka tās nav ūdens un nav ūdens, kas tās aizsargātu, atšķirībā no abiniekiem process pelēm nebija efektīvs, jo jutīgās reģenerētās šūnas atkal tika pakļautas cietām virsmām un atkal. Mugurkaulnieku reģenerācijas pieejai vajadzētu būt attiecināmai uz zīdītājiem un cilvēka ķermeni, un, iespējams, ļoti drīz nākotnē mēs varētu reģenerēt sarežģītus orgānus, kurus varētu izmantot orgānu transplantācijai vai jebkāda veida traumām, varbūt pat vēzim.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Herrera-Rincon C et al. 2018. Progesterona īsa vietēja lietošana, izmantojot valkājamu bioreaktoru, izraisa ilgstošu reģeneratīvu reakciju pieaugušā Xenopus pakaļkājā. Ziņojumi Cell. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
