РЕКЛАМА

«Доросла жаба відростає ампутовані ноги»: прогрес у дослідженнях регенерації органів

Вперше було показано, що у дорослих жаб відростають ампутовані ноги, що означає прорив у регенерації органів.

Regeneration означає відновлення пошкодженої або відсутньої частини орган із залишкової тканини. Дорослі люди можуть успішно регенерувати деякі органи, такі як печінка і особливо шкіру, яка регулярно оновлюється та відновлюється, але, на жаль, більшість людських тканин органів не мають здатності до регенерації. Галузь регенеративної медицини спрямована на пошук способів відновлення регенерації тканин у нашому тілі. Ідеальним рішенням було б запустити важливі шляхи, які можуть відновити тканину, наприклад, кінцівку, з її власних клітин, однак це непростий випадок, оскільки вчені все ще намагаються зрозуміти нюанси регенерації тканин.

У дослідженні, опублікованому в Cell Reports, вчені з Університету Тафта США прагнули зрозуміти здатність тканин до регенерації та те, як клітини співпрацюють і утворюють тривимірне орган. Вони вирішили відтворити ріст тканин у тварини, яка зазвичай не регенерує, і вони вибрали амфібію – дорослу водну африканську пазуристу жабу (Xenopus laevis) – лабораторну тварину, яку зазвичай використовують у дослідженнях. Земноводні мають дуже обмежену здатність до відновлення тканин, як і люди. Вчені успішно розробили пристрій, який повторно запускає утворення тканин у місці ампутації та дозволяє частково відновити задню кінцівку дорослої жаби Xenopus.

Відродження ампутованих кінцівок

Спочатку переносний біореактор був надрукований у 3D на кремнії та заповнений гідрогелем. Потім на гідрогелевий полімер помістили зволожуючі білки шовку, які, як відомо, сприяють загоєнню та регенерації. Додано гормон прогестерон – нейростероїд – який, як відомо, бере участь у менструації, вагітності та грудному вигодовуванні. Прогестерон також бере участь у сприянні відновлення нервових кровоносних судин та інших тканин. Жаби були розділені на експериментальну, контрольну та фіктивну групи. У контрольній і фіктивній групах біореакторний пристрій вшивали в жаб одразу після ампутації кінцівки. В дослідній групі прогестерон вивільнявся біореактором на місце ампутації. Апарати були вилучені через 24 години. Потім за жабами регулярно спостерігали протягом кількох місяців. Жаби в контрольній і фіктивній групах розвинули тонкий хрящовий шип у місці ампутації, що є нормальним, коли регенерація тканини прогресує без сторонньої допомоги. Лише у жаб експериментальної групи було помічено, що пристрій біореактора викликав більшу регенерацію кінцівок, і у жаб відродився більш структурований веслоподібний відросток поряд із майже повністю сформованою кінцівкою. Це вказувало на сприяння регенерації тканин. Видима різниця була помітна протягом кількох тижнів, що свідчить про те, що пристрій біореактора створив навколо себе середовище підтримки рана щоб забезпечити ріст тканин – подібно до того, як тканини ростуть у ембріона всередині матки. Лише коротка доставка прогестерону з біореактора (розміщеного лише на 24 години) викликала ріст м’яких тканин і кісток протягом кількох місяців. Після гістологічного аналізу та молекулярного огляду регенерованих структур було виявлено, що ці кінцівки були товщі та мали більш розвинені кістки, іннервацію та васкуляризацію. Тварини, які отримували прогестерон, також були більш активними, ніж контрольна та фіктивна групи.

Ріст кінцівок припинився приблизно через шість місяців, але це призвело до типового росту пальців рук і ніг. Відрослі кінцівки мали хороший об’єм і щільність кісток, основні кровоносні судини, добре закладені нерви, і ці жаби навіть могли плавати так само, як звичайні неампутовані жаби, використовуючи свої рідні кінцівки. Секвенування РНК і аналіз транскриптомів показали, що експресія генів у клітинах у місці ампутації була змінена біореактором. Таким чином, гени, пов’язані з окислювальним стресом і активністю білих кров’яних тілець, були активними (підвищуваними), а деякі інші були зниженими. Рубцювання та імунна реакція також були зменшені, що дозволило продовжити регенерацію шляхом послаблення природної реакції організму на травму, яка інакше перешкоджала б процесу регенерації.

Future

Це дослідження базується на логіці визначення кікстарту або тригерної програми, яка призведе до довгострокового зростання. Це можна назвати новою моделлю клітинної стимуляції. Більш ранні дослідження показали, що миші можуть частково регенерувати ампутовані кінчики пальців за звичайних обставин, але оскільки вони не живуть у воді й немає води, щоб захистити їх, тож, на відміну від амфібій, процес у мишей не був ефективним, оскільки чутливі регенеровані клітини знову піддавалися твердим поверхням і знову. Підхід до регенерації хребетних тварин повинен бути застосовний до ссавців і людського тіла, і, можливо, дуже скоро в майбутньому ми зможемо відновити складні органи, які можна буде використовувати для трансплантації органів або будь-яких травм, можливо, навіть раку.

***

{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}

Джерела

Herrera-Rincon C та ін. 2018. Коротке місцеве застосування прогестерону через біореактор, який можна носити, викликає довгострокову регенеративну відповідь у задніх кінцівок дорослого Xenopus. Cell Reports. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010

***

Команда SCIEU
Команда SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
Scientific European® | SCIEU.com | Значні успіхи в науці. Вплив на людство. Надихаючі уми.

Підпишіться на нашу розсилку

Щоб бути в курсі всіх останніх новин, пропозицій та спеціальних оголошень.

Найпопулярніші статті

Новий препарат, який запобігає зараженню малярійними паразитами комарів

Виявлено сполуки, які можуть запобігти малярійним паразитам...

Новий підхід до лікування ожиріння

Дослідники вивчили альтернативний підхід до регулювання імунної...

Перше успішне редагування генів у Lizard за допомогою технології CRISPR

Цей перший випадок генетичної маніпуляції з ящіркою...
- Реклама -
94,415ВентиляториЛюблю
47,661послідовникислідувати
1,772послідовникислідувати
30ПередплатникиПідписуватися