Οι ενήλικοι βάτραχοι έχουν αποδειχτεί για πρώτη φορά ότι αναπτύσσουν ξανά ακρωτηριασμένα πόδια, γεγονός που το σηματοδοτεί ως μια σημαντική ανακάλυψη για την αναγέννηση οργάνων.
Αναγέννηση σημαίνει εκ νέου ανάπτυξη ενός κατεστραμμένου ή χαμένου τμήματος ενός όργανο από υπολειμματικό ιστό. Οι ενήλικοι άνθρωποι μπορούν να αναγεννήσουν με επιτυχία ορισμένα όργανα όπως το συκώτι και ιδιαίτερα το δέρμα που ανανεώνεται και επισκευάζεται τακτικά, αλλά δυστυχώς οι περισσότεροι ανθρώπινοι ιστοί όργανα δεν έχουν την ικανότητα να αναγεννηθούν. Ο τομέας της αναγεννητικής ιατρικής στοχεύει στην εύρεση τρόπων επανενεργοποίησης της αναγέννησης των ιστών στο σώμα μας. Η ιδανική λύση θα ήταν να τεθούν σε κίνηση σημαντικά μονοπάτια που μπορούν να αποκαταστήσουν έναν ιστό, για παράδειγμα ένα άκρο, από τα δικά του κύτταρα, ωστόσο, δεν είναι μια απλή περίπτωση καθώς οι επιστήμονες προσπαθούν ακόμη να κατανοήσουν τις αποχρώσεις της αναγέννησης ιστών.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στην Αναφορές τηλέφωνα, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Tuft των ΗΠΑ είχαν ως στόχο να κατανοήσουν την ικανότητα αναγέννησης ιστών και πώς τα κύτταρα συνεργάζονται και σχηματίζουν ένα τρισδιάστατο όργανο. Επέλεξαν να αναπαράγουν την ανάπτυξη ιστού σε ένα ζώο που κανονικά δεν αναγεννάται και επέλεξαν ένα αμφίβιο – ενήλικο υδρόβιο αφρικανικό βάτραχο με νύχια (Xenopus laevis) – ένα ζώο εργαστηρίου που χρησιμοποιείται συνήθως στην έρευνα. Τα αμφίβια έχουν πολύ περιορισμένη ικανότητα ανανέωσης ιστών παρόμοια με τον άνθρωπο. Οι επιστήμονες σχεδίασαν με επιτυχία μια συσκευή που ενεργοποιεί εκ νέου τη δημιουργία ιστού στο σημείο του ακρωτηριασμού και επιτρέπει τη μερική αναγέννηση ενός οπίσθιου άκρου σε ενήλικο βάτραχο Xenopus.
Αναπτυσσόμενα ακρωτηριασμένα άκρα
Αρχικά, ένας φορητός βιοαντιδραστήρας εκτυπώθηκε σε 3D σε πυρίτιο και γεμίστηκε με υδρογέλη. Στη συνέχεια, ενυδατικές πρωτεΐνες μεταξιού τοποθετήθηκαν σε αυτό το πολυμερές υδρογέλης που είναι γνωστό ότι προάγουν την επούλωση και την αναγέννηση. Προστέθηκε η ορμόνη προγεστερόνη - ένα νευροστεροειδές - που είναι γενικά γνωστό ότι εμπλέκεται στην έμμηνο ρύση, την εγκυμοσύνη και το θηλασμό. Η προγεστερόνη εμπλέκεται επίσης στην προώθηση της επισκευής των νευρικών αιμοφόρων αγγείων και άλλων ιστών. Οι βάτραχοι χωρίστηκαν σε πειραματικές ομάδες, ομάδες ελέγχου και εικονικές ομάδες. Σε ομάδες ελέγχου και εικονικής ομάδας, η συσκευή βιοαντιδραστήρα ράφτηκε στους βατράχους αμέσως μετά τον ακρωτηριασμό του άκρου. Στην πειραματική ομάδα, η προγεστερόνη απελευθερώθηκε από τον βιοαντιδραστήρα στο σημείο του ακρωτηριασμού. Οι συσκευές αφαιρέθηκαν μετά από 24 ώρες. Στη συνέχεια, οι βάτραχοι παρακολουθούνταν τακτικά για αρκετούς μήνες. Οι βάτραχοι στις ομάδες ελέγχου και ψευδείς ανέπτυξαν μια λεπτή, χόνδρινη ακίδα στο σημείο του ακρωτηριασμού, η οποία είναι φυσιολογική όταν η αναγέννηση των ιστών προχωρά χωρίς βοήθεια. Φάνηκε μόνο σε βατράχους της πειραματικής ομάδας ότι η συσκευή βιοαντιδραστήρα πυροδότησε μεγαλύτερη αναγέννηση των άκρων και οι βάτραχοι ξαναδημιούργησαν ένα πιο δομημένο εξάρτημα σε σχήμα κουπιού κοντά σε ένα σχεδόν πλήρως σχηματισμένο άκρο. Αυτό ήταν ενδεικτικό μιας υποβοηθούμενης αναγέννησης ιστών. Η ορατή διαφορά ήταν αισθητή μέσα σε λίγες εβδομάδες, υποδηλώνοντας ότι η συσκευή βιοαντιδραστήρα δημιούργησε ένα περιβάλλον υποστήριξης γύρω από το πληγή να επιτρέψει στον ιστό να αναπτυχθεί – παρόμοιο με το πώς θα αναπτυχθούν οι ιστοί σε ένα έμβρυο μέσα στη μήτρα. Μόνο μια σύντομη παροχή προγεστερόνης από τον βιοαντιδραστήρα (που τοποθετήθηκε μόνο για 24 ώρες) είχε πυροδοτήσει την ανάπτυξη μαλακών ιστών και οστών κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών. Μετά από ιστολογική ανάλυση και μοριακή επιθεώρηση των αναγεννημένων δομών αποκαλύφθηκε ότι αυτά τα άκρα ήταν παχύτερα και είχαν πιο ανεπτυγμένα οστά, νεύρωση και αγγείωση. Τα ζώα που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με προγεστερόνη ήταν επίσης πιο δραστήρια από τις ομάδες ελέγχου και εικονικής ομάδας.
Η ανάπτυξη των άκρων σταμάτησε μετά από περίπου έξι μήνες, αλλά οδήγησε σε τυπική ανάπτυξη των δακτύλων των χεριών και των ποδιών. Τα αναγεννημένα άκρα είχαν καλό όγκο και πυκνότητα οστών, κύρια αιμοφόρα αγγεία, καλά στημένα νεύρα και αυτοί οι βάτραχοι μπορούσαν ακόμη και να κολυμπήσουν παρόμοιο με το πώς θα κολυμπούσαν οι κανονικοί μη ακρωτηριασμένοι βάτραχοι χρησιμοποιώντας τα εγγενή άκρα τους. Η ανάλυση αλληλουχίας RNA και η ανάλυση μεταγραφομέτρων έδειξαν ότι η γονιδιακή έκφραση στα κύτταρα στη θέση ακρωτηριασμού τροποποιήθηκε από τον βιοαντιδραστήρα. Έτσι, τα γονίδια που σχετίζονται με το οξειδωτικό στρες και τη δραστηριότητα των λευκών αιμοσφαιρίων ήταν ενεργά (υπερρυθμισμένα) και κάποια άλλα υπορυθμίστηκαν. Οι ουλές και η ανοσολογική απόκριση μειώθηκαν επίσης, επιτρέποντας έτσι στην αναγέννηση να προχωρήσει εξασθενώντας τη φυσική απόκριση του σώματος σε τραυματισμό που διαφορετικά θα παρεμπόδιζε τη διαδικασία αναγέννησης.
Μελλοντικός
Αυτή η μελέτη βασίζεται στη λογική του καθορισμού ενός προγράμματος εκκίνησης ή ενεργοποίησης που θα οδηγούσε σε μια μακροπρόθεσμη ανάπτυξη. Μπορεί να ονομαστεί ως νέο μοντέλο κυτταρικής διέγερσης. Προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι τα ποντίκια μπορούν να αναγεννήσουν εν μέρει τα ακρωτηριασμένα δάχτυλα υπό κανονικές συνθήκες, αλλά επειδή δεν είναι υδρόβια και δεν υπάρχει νερό για να τα προστατεύσει, έτσι σε αντίθεση με τα αμφίβια η διαδικασία στα ποντίκια δεν ήταν αποτελεσματική επειδή ευαίσθητα αναγεννημένα κύτταρα υποβλήθηκαν ξανά σε σκληρές επιφάνειες και πάλι. Η προσέγγιση της αναγέννησης σε ένα σπονδυλωτό ζώο θα πρέπει να εφαρμόζεται στα θηλαστικά και στο ανθρώπινο σώμα και ίσως πολύ σύντομα στο μέλλον θα μπορούσαμε να αναγεννήσουμε πολύπλοκα όργανα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για μεταμόσχευση οργάνων ή για οποιοδήποτε είδος τραυματισμού, ακόμη και καρκίνο.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Herrera-Rincon C et al. 2018. Σύντομη τοπική εφαρμογή της προγεστερόνης μέσω φορητού βιοαντιδραστήρα προκαλεί μακροπρόθεσμη αναγεννητική απόκριση σε ενήλικα Xenopus Hindlimb. Αναφορές τηλέφωνα. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
