"قورباغه بالغ دوباره پاهای قطع شده را رشد می کند": پیشرفتی در تحقیقات بازسازی اندام

قورباغه های بالغ برای اولین بار نشان داده اند که پاهای قطع شده را دوباره رشد می دهند و این امر به عنوان یک پیشرفت برای بازسازی اندام ها شناخته می شود.

احیاء به معنای رشد مجدد یک قسمت آسیب دیده یا گم شده از یک عضو از بافت باقیمانده انسان بالغ می تواند با موفقیت برخی از اندام ها مانند کبد و به ویژه پوست را که به طور منظم تجدید و ترمیم می شود، بازسازی کند، اما متأسفانه بیشتر بافت های انسانی. اندامها توانایی بازسازی را ندارند. هدف رشته پزشکی بازساختی یافتن راه هایی برای تحریک مجدد بافت های بدن ما است. راه حل ایده آل، راه اندازی مسیرهای مهمی است که می تواند یک بافت، به عنوان مثال یک اندام، را از سلول های خود بازیابی کند، با این حال، این مورد ساده ای نیست زیرا دانشمندان هنوز در تلاش برای درک تفاوت های ظریف بازسازی بافت هستند.

در یک مطالعه منتشر شده در گزارش همراهدانشمندان دانشگاه تافت آمریکا با هدف درک ظرفیت بازسازی بافت و چگونگی همکاری سلول ها و تشکیل یک سه بعدی عضو. آنها انتخاب کردند که رشد بافتی را در حیوانی که معمولاً بازسازی نمی‌شود تولید مثل کنند و یک دوزیست - قورباغه پنجه‌دار آفریقایی آبزی بالغ (Xenopus laevis) - یک حیوان آزمایشگاهی رایج در تحقیقات را انتخاب کردند. دوزیستان مانند انسان ظرفیت تجدید بافت بسیار محدودی دارند. دانشمندان با موفقیت دستگاهی را طراحی کردند که تولید بافت در محل قطع عضو را دوباره تحریک می‌کند و قادر می‌سازد تا حدی اندام عقبی را در قورباغه بالغ Xenopus بازسازی کند.

رشد مجدد اندام های قطع شده

ابتدا یک بیوراکتور پوشیدنی به صورت سه بعدی در سیلیکون چاپ شد و با هیدروژل پر شد. سپس، پروتئین‌های ابریشم هیدراته‌کننده روی این پلیمر هیدروژل قرار گرفتند که به بهبود و بازسازی معروف هستند. هورمون پروژسترون - یک نوروستروئید - اضافه شد که به طور کلی در قاعدگی، بارداری و شیردهی نقش دارد. پروژسترون همچنین در ترمیم عروق خونی عصبی و سایر بافت ها نقش دارد. قورباغه ها به گروه های آزمایش، کنترل و شم تقسیم شدند. در گروه کنترل و شم، دستگاه بیوراکتور بلافاصله پس از قطع اندام به قورباغه ها بخیه شد. در گروه تجربی پروژسترون توسط بیوراکتور در محل قطع عضو آزاد شد. دستگاه ها پس از 3 ساعت حذف شدند. سپس قورباغه ها به طور معمول برای چندین ماه مشاهده شدند. قورباغه ها در گروه کنترل و شم یک سنبله نازک غضروفی در محل قطع عضو ایجاد کردند که وقتی بازسازی بافت بدون کمک پیشرفت می کند طبیعی است. تنها در قورباغه‌های گروه آزمایش مشاهده شد که دستگاه بیوراکتور باعث بازسازی اندام بزرگ‌تر شد و قورباغه‌ها زائده‌ای ساختار یافته‌تر به شکل دست و پارو نزدیک به اندام تقریباً کاملاً شکل‌گرفته را بازسازی کردند. این نشان دهنده کمک به بازسازی بافت بود. تفاوت قابل مشاهده در عرض چند هفته به خودی خود قابل توجه بود و نشان می دهد که دستگاه بیوراکتور یک محیط پشتیبانی در اطراف ایجاد کرده است زخم برای ایجاد امکان رشد بافت - شبیه به رشد بافت ها در جنین در داخل رحم. فقط یک تحویل مختصر پروژسترون از بیوراکتور (فقط برای 24 ساعت قرار داده شد) باعث رشد بافت نرم و استخوان در طی چندین ماه شده بود. پس از تجزیه و تحلیل بافت شناسی و بازرسی مولکولی ساختارهای بازسازی شده مشخص شد که این اندام ها ضخیم تر بوده و استخوان های توسعه یافته تر، عصب دهی و عروقی شدن بیشتری دارند. حیوانات تحت درمان با پروژسترون نیز نسبت به گروه کنترل و شم فعال تر بودند.

رشد اندام ها پس از حدود شش ماه متوقف شد، اما منجر به رشد معمولی انگشتان دست و پا شد. اندام‌هایی که دوباره رشد کرده‌اند، حجم و تراکم استخوانی خوبی داشتند، رگ‌های خونی اصلی، اعصاب خوبی داشتند و این قورباغه‌ها حتی می‌توانستند مانند قورباغه‌های قطع نشده طبیعی با استفاده از اندام‌های بومی خود شنا کنند. توالی یابی RNA و تجزیه و تحلیل رونوشت نشان داد که بیان ژن در سلول ها در محل قطع عضو توسط بیوراکتور اصلاح شده است. بنابراین، ژن‌های مربوط به استرس اکسیداتیو و فعالیت گلبول‌های سفید خون فعال (تنظیم بالا) و برخی دیگر تنظیم‌شده بودند. جای زخم و پاسخ ایمنی نیز کاهش یافت، بنابراین بازسازی با تضعیف پاسخ طبیعی بدن به آسیب که در غیر این صورت روند بازسازی را مختل می‌کرد، امکان‌پذیر شد.

آینده

این مطالعه بر اساس منطق تعریف یک برنامه شروع یا راه اندازی است که منجر به رشد بلندمدت می شود. می توان آن را مدل جدیدی از تحریک سلولی نامید. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که موش‌ها می‌توانند تا حدی نوک انگشتان قطع شده را در شرایط عادی بازسازی کنند، اما چون آبزی نیستند و آبی برای محافظت از آنها وجود ندارد، بنابراین برخلاف دوزیستان، این فرآیند در موش‌ها کارآمد نبود، زیرا سلول‌های حساس بازسازی‌شده دوباره در معرض سطوح سخت قرار گرفتند. از نو. رویکرد بازسازی در یک حیوان مهره‌دار باید برای پستانداران و بدن انسان قابل اجرا باشد و شاید خیلی زود در آینده بتوانیم اندام‌های پیچیده‌ای را بازسازی کنیم که می‌تواند برای پیوند اعضا یا هر نوع جراحت و حتی سرطان استفاده شود.

***

منبع (ها)

هررا-رینکون سی و همکاران. 2018. کاربرد محلی مختصر پروژسترون از طریق بیوراکتور پوشیدنی باعث ایجاد پاسخ احیا کننده بلندمدت در زنوپوس هندلیمب بالغ می شود. گزارش همراه. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010

***