Ново лечение помага на жабите да регенерират крайници с функциониращи нерви само за 18 месеца

Снимките на MDT показват рани, които са получили ново лечение. (N. Murugan, et al., Science Advances, 2022)

Нашите тела ни свързват със света. Когато хората загубят части от тялото си поради заболяване или травматично нараняване, те често чувстват, че са загубили част от това, което са, дори преживявайки мъка, подобна на загуба на любим човек .

Чувството им за лична загуба е оправдано, защото за разлика от саламандри или злобни герои от комикси като Дедпул , тъканите на възрастни хора обикновено не се регенерират – загубата на крайник е постоянна и необратима.

Или е така?

Въпреки че има значителен напредък в протезни и бионични технологии за да заместят изгубени крайници, те все още не могат да възстановят усещането за допир, да намалят до минимум усещането за фантомни болки или да съответстват на възможностите на естествените крайници. Без реконструкция на самия крайник човек няма да може да усети докосването на любим човек или топлината на слънцето.

Ние сме изследователи в регенеративна и развитие биология и биомедицинско инженерство .

Нашите скорошно проучване в списанието Научен напредък показа, че само 24 часа лечение, което сме разработили, е достатъчно, за да регенерира напълно функционални и чувствителни на допир крайници при жаби.

Стартираща регенерация

По време на много ранно развитие клетките, които в крайна сметка ще станат крайници и органи, се подреждат в точни анатомични структури, използвайки набор от химични, биомеханични и електрически сигнали .

При обмислянето на начини за регенериране на крайници, ние разсъждавахме, че би било много по-лесно да помолим клетките да повторят това, което вече са направили по време на ранното развитие. Така че потърсихме начини да задействаме сигнала „изградете всичко, което обикновено е тук“ за клетките на мястото на раната.

Едно от основните предизвикателства при това обаче е да разберем как да създадем среда, която насърчава тялото да се регенерира, вместо образуване на белези .

Докато белезите помагат за предпазване на наранената тъкан от по-нататъшно увреждане, те също променят клетъчната среда по начини, които предотвратяват регенерацията.

Някои водни животни като аксолотл са усвоили регенерацията без образуване на белези. И дори в ранното човешко развитие, амниотичен сак осигурява среда, която може да улесни регенеративните механизми.

Ние предположихме, че разработването на подобна среда може да отмени образуването на белег по време на нараняване и да позволи на тялото да реактивира пасивните регенеративни сигнали.

За да реализираме тази идея, разработихме носимо устройство, направено от a копринен хидрогел като начин за създаване на изолирана камера за регенерация чрез блокиране на други сигнали, които биха насочили тялото към образуване на белези или претърпяване на други процеси. След това заредихме устройството с коктейл от пет лекарства, участващи в нормалното развитие на животните и растежа на тъканите.

Избрахме да тестваме устройството с помощта на Африкански жаби с нокти , вид, често използван в изследванията върху животни, който, подобно на хората, не регенерира крайници в зряла възраст.

Прикрепихме устройството към единия крак за 24 часа. След това премахнахме устройството и наблюдавахме как мястото на изгубения крайник се променя с времето.

В продължение на 18 месеца бяхме изумени да установим, че жабите са успели да регенерират краката си, включително израстъци, подобни на пръсти, със значително повторно израстване на нерви, кости и кръвоносни съдове.

Крайниците също така реагираха на лек натиск, което означаваше, че имаха възстановено усещане за допир и позволиха на жабата да се върне към нормалното поведение при плуване.

Жабите, на които беше дадено устройството, но без лекарствения коктейл, имаха ограничен повторен растеж на крайниците без много функционално възстановяване.

А жабите, които не са били третирани с устройството или лекарствения коктейл, не израстват отново крайниците си, оставяйки пънове, които са нечувствителни на допир и функционално увредени.

Интересното е, че крайниците на жабите, третирани с устройството и лекарствения коктейл, не са напълно реконструирани. Например костите понякога са били фрагментирани. Въпреки това, непълнотата на новия крайник ни казва, че може да липсват други ключови молекулярни сигнали и много аспекти на лечението все още могат да бъдат оптимизирани.

След като идентифицираме тези сигнали, добавянето им към лекарственото лечение може потенциално напълно да обърне загубата на крайник в бъдеще.

Бъдещето на регенеративната медицина

Травматично увреждане е една от водещите причини за смърт и увреждане на американците. А загубата на крайник от тежко нараняване е най-честият източник на доживотна инвалидност .

Тези травматични наранявания често са причинени от автомобилни катастрофи, атлетични наранявания, странични ефекти от метаболитни заболявания като напр. диабет и дори наранявания на бойното поле.

Възможността за декодиране и събуждане на латентни сигнали, които позволяват на тялото да регенерира части от себе си, е трансформираща граница в медицинската наука.

Отвъд възстановяването на изгубени крайници , регенерирането на сърдечна тъкан след инфаркт или мозъчна тъкан след инсулт може да удължи живота и драстично да повиши качеството му. Нашето лечение далеч не е готово за употреба при хора и знаем само, че действа, когато се прилага веднага след нараняване.

Но разкриването и разбирането на сигналите, които позволяват на клетките да се регенерират, означава, че пациентите може да не трябва да чакат учените наистина да разберат всички тънкости на това как са изградени сложните органи, преди да могат да бъдат лекувани.

Да направиш човек отново цял означава повече от просто да замениш крайника му. Това също означава възстановяване на тяхното усещане за допир и способността им да функционират. Новите подходи в регенеративната медицина сега започват да идентифицират как това може да е възможно.

Майкъл Левин , професор по биология, Университет Тъфтс ; Дейвид Каплан , професор по биомедицинско инженерство, Университет Тъфтс , и Нироша Муруган , асистент по биология, Университет Алгома .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.