Odrasle žabe su po prvi put pokazale da ponovno izrastu amputirane noge, što je označilo kao napredak u regeneraciji organa.
Regeneracija znači ponovno uzgoj oštećenog ili nedostajućeg dijela orgulje od zaostalog tkiva. Odrasli ljudi mogu uspješno regenerirati neke organe poput jetre i posebno kože koja se redovito obnavlja i popravlja, ali nažalost ljudska tkiva većinom organi nemaju sposobnost regeneracije. Područje regenerativne medicine ima za cilj pronaći načine za ponovno pokretanje regeneracije tkiva u našem tijelu. Idealno rješenje bilo bi pokrenuti važne putove koji mogu obnoviti tkivo, na primjer ud, iz njegovih vlastitih stanica, međutim, to nije jednostavan slučaj jer znanstvenici još uvijek pokušavaju razumjeti nijanse regeneracije tkiva.
U studiji objavljenoj u Izvješća stanica, znanstvenici sa Sveučilišta Tuft SAD imali su za cilj razumjeti sposobnost regeneracije tkiva i kako stanice surađuju i tvore trodimenzionalni orgulje. Odabrali su reproducirati rast tkiva u životinji koja se inače ne regenerira i odabrali su vodozemca – odraslu vodenu afričku žabu s kandžama (Xenopus laevis) – laboratorijsku životinju koja se često koristi u istraživanju. Vodozemci imaju vrlo ograničenu sposobnost obnavljanja tkiva slično ljudima. Znanstvenici su uspješno dizajnirali uređaj koji ponovno pokreće stvaranje tkiva na mjestu amputacije i omogućuje djelomičnu regeneraciju stražnjeg uda kod odrasle žabe Xenopus.
Ponovno izrastanje amputiranih udova
Prvo je bioreaktor koji se može nositi u 3D otisnuti u siliciju i napunjen je hidrogelom. Zatim su na ovaj hidrogel polimer stavljeni hidratantni proteini svile za koje se zna da pospješuju zacjeljivanje i regeneraciju. Dodan je hormon progesteron – neurosteroid – za koji je općenito poznato da je uključen u menstruaciju, trudnoću i dojenje. Progesteron također sudjeluje u popravljanju živčanih krvnih žila i drugog tkiva. Žabe su podijeljene u eksperimentalnu, kontrolnu i lažnu skupinu. U kontrolnoj i lažnoj skupini bioreaktorski uređaj zašiven je u žabe odmah nakon amputacije ekstremiteta. U eksperimentalnoj skupini progesteron je bioreaktor oslobađao na mjesto amputacije. Uređaji su uklonjeni nakon 24 sata. Zatim su žabe rutinski promatrane nekoliko mjeseci. Žabe u kontrolnim i lažnim skupinama razvile su tanak, hrskavičasti šiljak na mjestu amputacije što je normalno kada regeneracija tkiva napreduje bez pomoći. Uočeno je samo kod žaba eksperimentalne skupine da je bioreaktorski uređaj pokrenuo veću regeneraciju udova, a žabe su ponovno izrasle strukturiraniji lopatast dodatak blizu gotovo potpuno formiranog uda. To je ukazivalo na potpomognutu regeneraciju tkiva. Vidljiva razlika bila je uočljiva unutar nekoliko tjedana, što sugerira da je bioreaktorski uređaj stvorio okruženje za podršku rana omogućiti rast tkiva – slično kao što bi tkiva rasla u embriju unutar maternice. Samo kratka isporuka progesterona iz bioreaktora (postavljena samo na 24 sata) pokrenula je rast mekog tkiva i kosti tijekom nekoliko mjeseci. Histološkom analizom i molekularnim pregledom regeneriranih struktura utvrđeno je da su ti udovi deblji i da imaju razvijenije kosti, inervaciju i vaskularizaciju. Životinje liječene progesteronom također su bile aktivnije od kontrolnih i lažnih skupina.
Rast udova prestao je nakon otprilike šest mjeseci, ali je doveo do tipičnog rasta prstiju na rukama i nogama. Odrasli udovi imali su dobar volumen i gustoću kostiju, glavne krvne žile, dobro postavljene živce i te su žabe čak mogle plivati slično kao što bi normalne neamputirane žabe koristile svoje domaće udove. Sekvenciranje RNA i analiza transkriptoma pokazali su da je ekspresija gena u stanicama na mjestu amputacije modificirana bioreaktorom. Dakle, geni povezani s oksidativnim stresom i aktivnost bijelih krvnih stanica bili su aktivni (naviše), a neki drugi su bili smanjeni. Ožiljci i imunološki odgovor također su smanjeni, što je omogućilo nastavak regeneracije slabljenjem prirodnog odgovora tijela na ozljedu koja bi inače ometala proces regeneracije.
Budućnost
Ova se studija temelji na logici definiranja programa pokretanja ili pokretača koji bi vodio dugoročnom rastu. Može se nazvati novim modelom stimulacije stanica. Ranije studije su pokazale da miševi mogu djelomično regenerirati amputirane vrhove prstiju u normalnim okolnostima, ali zato što nisu vodeni i nema vode koja bi ih zaštitila, pa za razliku od vodozemaca proces kod miševa nije bio učinkovit jer su osjetljive regenerirane stanice ponovno bile izložene tvrdim površinama i opet. Pristup regeneracije kod kralježnjaka trebao bi biti primjenjiv na sisavce i ljudsko tijelo, a možda bismo vrlo brzo u budućnosti mogli regenerirati složene organe koji bi se mogli koristiti za transplantaciju organa ili bilo koje vrste ozljeda, možda čak i rak.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Herrera-Rincon C i sur. 2018. Kratka lokalna primjena progesterona putem nosivog bioreaktora inducira dugotrajni regenerativni odgovor u stražnjim udovima odraslog Xenopusa. Izvješća stanica. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
