Bu çalışma ile kaybedilen uzuvlar yenilenebilir!
Bilim insanları, suda yaşayan Afrika pençeli kurbağasının (Xenopus Laevis) kısmi arkadan bacaklı üremesini indükte edebilen bir cihaz ile uzvun kesildiği bölgede doku tamiri yaptı.
Bilim insanları, suda yaşayan Afrika pençeli kurbağasının (Xenopus Laevis) kısmi arkadan bacaklı üremesini indükte edebilen bir cihaz ile uzvun kesildiği bölgede doku tamiri yaptı. Bulgular Hücre Raporları dergisinde yayımlandı ve “elektro-terapileri” veya hücre uyaran terapilerini test etmek için yeni bir model sundu. Tufts Üniversitesi Allen Discovery Center’da gelişim biyoloğu olan Michael Levin; “Yetişkin kurbağalar normal olarak tüysüz, ince, kıkırdaklı bir yapıdadır. Bizim prosedürümüz normalde hiç sahip olmadıkları bir yenileyici yapı uyandırdı. Bu da daha büyük uzantılara neden oldu. Biyoreaktör cihaz, biyomühendislerin doğrudan mikromekanik olamayacakları çok karmaşık aşağı akışlı sonuçları tetikledi” açıklamasında bulundu.
Bilim insanları, 3B biyoreaktörünü silikondan basıp hidrojel ile polimerlerin yapışkan bir globunu doldurdu. Hidrojel, iyileşmeyi ve üremeyi teşvik eden hidrat ipek proteinleri ile bağlandı. Sonra progesteron da eklendi. Progesteron, uterusun gebelik için hazırlanmasında oynadığı rolle bilinir yani dişilerin adet döngüsüdür. Ancak bu hormonun aynı zamanda sinir, kan damarı ve kemik dokusu onarımını da teşvik ettiği görüldü.
Araştırmacılar kurbağaları üç gruba ayırdı: Deney, kontrol ve sahte. Bir grupta cihaz uzvun kesilmesinden hemen sonra kurbağaların üzerine dikildi. Diğer grupta biyoreaktör progesteronu kesilen uzuv bölgesine bırakıldı. Her durumda da araştırmacılar, 24 saat sonra cihazları çıkardı.
Deney grubundaki kurbağalara 9,5 ay boyunca farklı zamanlarda bakıldığında biyoreaktörün diğer gruplarda gözlemlenmemiş derecede uzvun yenilendiği görüldü. Biyoreaktör, uzuv yenilenmesinde aynı yapıyı birebir oluşturmak yerine, tam olarak oluşmamış bir uzva benzer bir şekilde, yenilenmemiş üremenin yaratabileceğinden daha karkas benzeri bir oluşuma neden oldu.
Levin; “Biyoreaktör cihaz; dokunun embriyojenez sırasında olduğu gibi büyüyebileceği, yara için destekleyici bir ortam yarattı. Biyoreaktörün çok kısa bir uygulaması dahi aylarca doku büyümesini ve örüntüyü tetikledi” dedi. Levin ve ekibi, moleküler ve histoloji analizleri kullanarak yenilenmiş yapılara daha yakından baktı. Kontrol ve sahte grupların aksine biyoreaktörle tedavi edilen kurbağaların üretilen bacaklarda gelişmiş kemikler, sinir sistemi ve damar oluşumunun daha kalın olduğu görüldü. Kurbağaların tanklarındaki video görüntülerini inceleyerek kurbağaların farklı bir şekilde yüzebileceğini de fark etti. Uzuv kesme operasyonu; oksidatif stres, seratonin ve beyaz kan hücresi aktivitesine dâhil olan genler yukarı doğru düzenlenirken diğer bazı sinyalleme ile ilişkili genler aşağı doğru düzenlendi.
Araştırmacılar ayrıca biyoreaktörle tedavi edilen kurbağalarda yara izinin azaldığını ve bağışıklık sisteminin güçlendiğini buna ek olarak progesteronun vücudun doğal reaksiyonunu yenileme sürecinde etkin olduğunu gösterdi.
Levin’in Tufts Üniversitesi’ndeki laboratuvarında çalışan Celia HerreraRincon; “Hem üreme hem de beyin fonksiyonlarındaki rolünde, progesteronun eylemleri lokal veya dokuya özgüdür. Bu çalışmada gösterdiğimiz şey belki de beyin işleme ve yenilenmenin yeniden
üretilmesine düşündüğümüzden daha yakın olduğumuzdur. Belki de şimdiye dek tamamen anlaşılmayan biyoelektrik kodun yollarını ve unsurlarını paylaşıyoruz” dedi.
Levin’in laboratuvarı, omurilik yenilenmesini ve tümörün yeniden programlanmasını tetiklemek için biyoelektrik süreçleri hedeflemeye devam edecek. Ayrıca memelilerde biyoreaktör deneylerini kopyalamayı umuyorlar. Önceki araştırmalar, farelerin ampertasyonlu (Çıkıntı biçimindeki bir organın tamamının ya da bir kısmının kesilip atılması) parmak uçlarını doğru koşullarda kısmen düzeltilebileceğini, ancak topraktaki yaşamlarının bu süreci engellediğini ileri sürmektedir.
Levin, bu çalışmadan sonra uzaktan izleme ve optogenetik uyarılma için cihaza yeni sensörler eklemeyi planlıyor. Bu sayede, hasardan sonra oluşan hücresel yenilemeyi kontrollü bir şekilde geliştirmeyi umuyor.