Що ми доводимо цим ...
Група вчених створила пристрій, який може викликати часткову регенерацію задніх кінцівок у дорослих африканських водних жаб (Xenopus laevis), прискорюючи відновлення тканин у місці ампутації. Їхні висновки, опубліковані в Cell Reports 6 листопада, представляють нову модель для тестування електропрепаратів або терапії стимуляцією клітин.
Природно, ростуть лише пеньки. Процедура революційна
"У кращому випадку на дорослих жабах зазвичай відростають лише тонкі хрящові кінчики", - говорить Майкл Левін, провідний автор дослідження, біолог з розвитку в Центрі відкриття Аллена в Університеті Тафтса.
"Наша процедура викликала регенеративну реакцію, якої вони зазвичай ніколи не мали б, що призвело до більших, більш структурованих додатків. Пристрій біореактора дало дуже складні результати, які біоінженери наразі не можуть контролювати ", - сказав він, цитуючи sciencedaily.com.
Вчені 3D роздрукували кремнієвий біореактор і наповнили його гідрогелем - липкою масою полімерів. Вони зв’язували гідрогель з зволожуючими протеїнами шовку, що сприяють загоєнню та регенерації, а потім додавали прогестерон. Прогестерон добре відомий своєю роллю у підготовці матки до вагітності, але також було доведено, що гормон сприяє відновленню нервової, крові та кісткової тканини.
Як вони проводили експеримент
Дослідники розділили жаб на три групи: експериментальні, контрольні та помилкові. Для експериментальної та фальшивої групи вони наклали пристрій на жаб відразу після ампутації. В експериментальній групі біореактор вивільняв прогестерон у місці ампутації. У всіх випадках вони виймали пристрої через 24 години.
Коли вони аналізували жаб в експериментальній групі в різний час, протягом більш ніж 9,5 місяців, вони помітили, що біореактор, здається, викликав ступінь регенерації кінцівок, якої не спостерігалося в інших групах. Замість типової гострої структури (колоска) обробка біореактором призвела до утворення піддону ближче до повністю сформованої кінцівки, ніж це могло створити реконструкцію без допомоги.
"Пристрій біореактора створило сприятливе середовище для рани, в якій тканина могла рости, як це було під час ембріогенезу, - каже Левін. - Дуже коротке застосування біореактора та його корисного навантаження спричинило місяці зростання та моделювання. тканини ".
Кістки також росли
Левін та його команда більш детально проаналізували регенеровані структури, використовуючи молекулярний та гістологічний аналізи. Вони виявили, що, на відміну від контрольної та помилкових груп, регенеровані кінцівки жаб, оброблених біореактором, були товщі, з краще розвиненими кістками, іннервацією та васкуляризацією (див. ФОТО3, н.р.). Аналізуючи відеозаписи жаб у своїх акваріумах, вони також помітили, що жаби можуть плавати майже як неампутовані жаби.
РНК-аналіз та аналіз транскриптомів показали, що біореактор змінює експресію гена, яка відбувається в клітинах в місці ампутації. Гени, що беруть участь в окислювальному стресі, серотонінергічній передачі сигналів та активності білих кров'яних клітин, були позитивно регульовані, тоді як інші гени, пов'язані з передачею сигналу, були негативно регульовані.
Дослідники також зауважили, що рубці та імунна реакція негативно регулюються у жаб, оброблених біореактором, припускаючи, що доданий прогестерон послаблював природну реакцію організму на травму таким чином, що було корисно для процесу регенерації.
Регенерація, ближча, ніж ми думаємо
"Як з точки зору розмноження, так і нещодавно виявленої ролі у функції мозку, дії прогестерону є місцевими або специфічними для тканин", - говорить провідний автор Селія Еррера-Рінкон, невролог з лабораторії Левіна в Університеті Тафтса.
"Ми демонструємо за допомогою цього підходу те, що, можливо, розмноження, обробка мозку та регенерація ближчі, ніж ми думаємо. Можливо, ці процеси мають спільні шляхи та елементи загального біоелектричного коду - і поки що абсолютно незрозумілого ".
Команда Левіна продовжить вивчати біоелектричні процеси для стимулювання регенерації хребта та перепрограмування пухлини. Дослідники також сподіваються повторити експеримент з біореактором на ссавцях. Попередні дослідження показують, що миші можуть частково регенерувати ампутовані кінцівки за належних умов, але їхнє життя на суші перешкоджає цьому процесу.
Найкращі регенератори - водні
"Майже всі хороші регенератори є водними", - сказав Левін sciencedaily.com . "Ви можете собі уявити, чому це важливо: миша, яка втрачає палець або кінцівку, а потім натирає ніжні регенеративні клітини підлоги під час ходьби, навряд чи відчує значну регенерацію кінцівки".
Левін планує додатково додавати датчики до пристрою дистанційного моніторингу та оптогенетичної стимуляції, що, як він сподівається, покращить контроль за прийняттям рішень у клітині після травми.
З цілим дослідженням можна проконсультуватися ТУТ .