Cum ar putea medicina modernă să ajute la regenerarea membrelor pierdute. Experimentul revoluţionar pe broaşte

Oamenii de ştiinţă au proiectat un dispozitiv care poate induce regenerarea parţială a membrelor posterioare ale broaştelor africane acvatice din Africa (Xenopus laevis) prin repararea ţesutului „pornind” de la locul amputării.

Pare SF, dar e cât se poate de real: o echipă de oameni de ştiinţă a proiectat un dispozitiv care poate induce regenerarea parţială a posteriorului a membrelor din spate în cazul broaştelor adulte africane (Xenopus laevis) prin stimularea refacerii ţesutului pornind de la locul amputării. Descoperirea, care a fost publicată pe 6 noiembrie în revista Cell Reports, introduce un nou model pentru testarea „electroceuticalelor” sau a terapiilor de stimulare a celulelor, notează Science Daily.

„În cel mai bun caz, broaştele adulte au capacitatea de a-şi regenera în locul piciorului amputat doar un doar un ciot subţire, cartilaginos”, spune autorul Michael Levin, biolog la Allen Discovery Center de la Universitatea Tufts. „Procedura noastră a indus un răspuns regenerativ pe care în mod normal nu l-au avut niciodată, ceea ce a dus la dezvoltarea unui apendice mai mari, mai structurat. Dispozitivul a declanşat rezultate forte complexe, pe care bioinginerii nu le pot explica în detaliu.

O procedură revoluţionară

Oamenii de ştiinţ au imprimat bioreactorul din siliciu şi l-au umplut cu hidrogel - un glob lipicios de polimeri. Au lăsat hidrogelul cu proteine ​​de mătase hidratante care favorizează vindecarea şi regenerarea, apoi au adăugat progesteron. Progesteronul este cunoscut pentru rolul său în prepararea uterului pentru sarcină, dar s-a dovedit că hormonul favorizează refacerea nervilor, a sângelui şi a ţesutului osos.

Cercetătorii au împărţit broaştele în trei grupuri: experimentale, de control şi aparent. Pentru grupul experimental şi aparent, au suturat dispozitivul pe broaşte imediat după amputaţia membrelor. În grupul experimental, bioreactorul a eliberat progesteronul chiar pe locul amputării. În toate cazurile, au îndepărtat dispozitivele după 24 de ore.

Când au fost analizate broaştele din grupul experimental în diferite momente de timp, peste 9,5 luni, s-a putut observa că bioreactorul pare că a declanşat un grad de regenerare a membrelor care nu s-a putut observa în rândul celor din celelalte grupuri. În locul unui ciot subţire, cartilaginos,  tratamentul cu bioreactor a condus la formarea unei structuri mai apropiate de un membru complet format decât ar putea crea regenerarea normală.

Studiul va fi extins

Levin şi echipa sa au aruncat o privire mai atentă asupra structurilor regenerate folosind analize moleculare şi histologice.  Cercetătprii au remarcat şi că, spre deosebire de grupul de control şi cel aparent, membrele regenerate ale broaştelor tratate cu bioreactor erau mai groase, având oasele mai dezvoltate şi mai bine vascularizare. 

Ei au văzut că, spre deosebire de grupurile de control şi cel aparent, membrele regenerate ale broaştelor tratate cu bioreactor au fost mai groase, cu oase mai dezvoltate, inervaţie şi vascularizare. Analizând înregistrările video ale broaştelor, ei au observat, de asemenea, că pot înota mult mai bine decât cele din celelalte grupuri. 

Analiza ARN a arătat că bioreactorul a modificat expresia genei care apare în celulele de pe locul amputaţiei. „Ceea ce demonstrăm prin această abordare este că poate regenerarea este un proces care va fi posibil mai aproape decât credeam noi. Poate că împărtăşesc căi şi elemente ale unui cod bioelectric comun - şi până acum, neînţeles”, spune autorul  principal, Celia Herrera-Rincon, neurolog la Universitatea Tufts.

Cercetătorii vor acum să extindă acest studiu şi asupra mamiferelor. Cercetările anterioare sugerează că şoarecii şi-ar putea regenera parţial vârfurile degetelor amputate în condiţii potrivite, dar că stilul lor de viaţă împiedică acest proces. De altfel, mai spun cercetătorii, din motive nu foarte clare, capacitatea de regenerare pare mai ridicată în rândul vietăţilor acvatice. Există însă speranţa că în timp se vor găsi soluţii şi că acestea vor putea fi aplicate şi în cazul altor animale, ba chiar şi în cazul oamenilor.