Какво доказваме с това ...
Група учени са създали устройство, което може да предизвика частична регенерация на задните крайници при възрастни африкански водни жаби (Xenopus laevis) чрез ускоряване на възстановяването на тъканите на мястото на ампутация. Техните открития, публикувани на 6 ноември в Cell Reports, въвеждат нов модел за тестване на електропрепарати или клетъчно стимулиращи терапии.
Естествено, растат само няколко пънчета. Процедурата е революционна
„В най-добрия случай само тънки хрущялни връхчета растат отново при възрастни жаби“, казва Майкъл Левин, водещ автор на изследването, биолог за развитие в Центъра за откриване на Алън в университета Тъфтс.
"Нашата процедура предизвика регенеративен отговор, който те обикновено никога не биха имали, което доведе до по-големи, по-структурирани приложения. Устройството за биореактор даде много сложни резултати, които биоинженерите не могат да контролират в момента ", каза той, цитиран от sciencedaily.com.
Учените 3D отпечатали силициевия биореактор и го напълнили с хидрогел - лепкава маса от полимери. Те свързват хидрогела с овлажняващи копринени протеини, които насърчават заздравяването и регенерацията, след което добавят прогестерон. Прогестеронът е добре известен с ролята си в подготовката на матката за бременност, но също така е доказано, че хормонът насърчава възстановяването на нервната, кръвната и костната тъкан.
Как направиха експеримента
Изследователите разделят жабите на три групи: експериментални, контролни и фалшиви. За експерименталната и фалшивата група те зашиха устройството върху жабите веднага след ампутация. В експерименталната група биореакторът освобождава прогестерон на мястото на ампутация. Във всички случаи те премахнаха устройствата след 24 часа.
Когато анализирали жабите в експерименталната група по различно време, в продължение на повече от 9,5 месеца, те забелязали, че биореакторът изглежда предизвиква степен на регенерация на крайниците, която не се наблюдава при другите групи. Вместо типична остра структура (скок), обработката с биореактор доведе до образуването на палета по-близо до напълно оформен крайник, отколкото би могло да създаде невъзстановена регенерация.
„Устройството за биореактор създава среда, благоприятна за раната, в която тъканта може да расте, както по време на ембриогенезата“, казва Левин. носни кърпи ".
Костите също нараснаха
Левин и неговият екип анализираха по-отблизо регенерираните структури, използвайки молекулярни и хистологични анализи. Те открили, че за разлика от контролните и фалшивите групи, регенерираните крайници на третираните с биореактор жаби са по-дебели, с по-добре развити кости, инервация и васкуларизация (вижте PHOTO3, n.r.). Анализирайки видеозаписите на жаби в техните аквариуми, те също така забелязаха, че жабите могат да плуват почти като немаркирани жаби.
РНК анализът и анализът на транскриптома показват, че биореакторът променя генната експресия, която се появява в клетките на мястото на ампутация. Гените, участващи в оксидативен стрес, серотонинергично сигнализиране и активност на белите кръвни клетки, бяха положително регулирани, докато други гени, свързани със сигнализирането, бяха отрицателно регулирани.
Изследователите също така наблюдават, че белезите и имунните реакции са регулирани отрицателно при третираните с биореактор жаби, което предполага, че добавеният прогестерон отслабва естествения отговор на организма към нараняване по начин, който е от полза за процеса на регенерация.
Регенерация, по-близо, отколкото си мислим
„Както по отношение на възпроизводството, така и наскоро откритата роля в мозъчната функция, действията на прогестерона са локални или специфични за тъканите“, казва водещият автор Селия Ерера-Ринкон, невролог в лабораторията на Левин от университета Тъфтс.
„Това, което демонстрираме с този подход, е, че може би възпроизвеждането, мозъчната обработка и регенерацията са по-близо, отколкото си мислим. Може би тези процеси споделят пътища и елементи на общ биоелектрически код - и досега напълно неразбираем. ".
Екипът на Левин ще продължи да изучава биоелектрични процеси, за да предизвика регенерация на гръбначния стълб и препрограмиране на тумора. Изследователите се надяват също да повторят експеримента с биореактор при бозайници. Предишни проучвания показват, че мишките могат частично да регенерират ампутирани крайници при подходящи условия, но животът им на сушата предотвратява този процес.
Най-добрите регенератори са водните
"Почти всички добри регенератори са водни", каза Левин sciencedaily.com . "Можете да си представите защо това има значение: мишка, която губи пръст или крайник и след това трие деликатните регенеративни клетки на пода, докато ходи, е малко вероятно да претърпи значителна регенерация на крайниците.".
Левин планира допълнително да добави сензори към устройството за дистанционно наблюдение и оптогенетична стимулация, което се надява да подобри контрола върху вземането на клетъчни решения след нараняване.
Изследването, в неговата цялост, може да бъде консултирано ТУК .