Katak dewasa telah ditunjukkan buat kali pertama untuk menumbuhkan semula kaki yang dipotong menandakan ia sebagai satu kejayaan untuk penjanaan semula organ.
Regeneration bermaksud menumbuhkan semula bahagian yang rosak atau hilang organ daripada tisu sisa. Manusia dewasa boleh berjaya menjana semula beberapa organ seperti hati dan terutamanya kulit yang sentiasa diperbaharui dan dibaiki tetapi malangnya tisu manusia kebanyakannya. organ-organ tidak mempunyai keupayaan untuk menjana semula. Bidang perubatan regeneratif bertujuan untuk mencari cara untuk mencetuskan semula penjanaan semula tisu dalam badan kita. Penyelesaian yang ideal adalah untuk menggerakkan laluan penting yang boleh memulihkan tisu, contohnya anggota badan, daripada selnya sendiri, namun, ia bukanlah kes yang mudah kerana saintis masih cuba memahami nuansa penjanaan semula tisu.
Dalam satu kajian yang diterbitkan dalam Laporan sel, scientists from Tuft University USA aimed to understand tissue regeneration capacity and how cells cooperate and form a three-dimensional organ. They chose to reproduce tissue growth in an animal which normally does not regenerate and they chose an amphibian – adult aquatic African clawed frog (Xenopus laevis) – a commonly used laboratory animal in research. Amphibians have very limited tissue renewal capacity similar to humans. Scientists successfully designed a device which retriggers tissue generation at the amputation site and enables to partially regenerate a hindlimb in adult Xenopus frog.
Menumbuhkan semula anggota badan yang dipotong
Pertama, bioreaktor boleh pakai telah dicetak dalam 3D dalam silikon dan ia diisi dengan hidrogel. Seterusnya, protein sutera penghidratan diletakkan pada polimer hidrogel ini yang diketahui menggalakkan penyembuhan dan penjanaan semula. Hormon progesteron - neurosteroid - telah ditambah yang diketahui umum terlibat dalam haid, kehamilan dan penyusuan. Progesteron juga terlibat dalam menggalakkan pembaikan saluran darah saraf dan tisu lain. Katak dibahagikan kepada kumpulan eksperimen, kawalan dan palsu. Dalam kawalan dan kumpulan palsu peranti bioreaktor telah dijahit ke dalam katak serta-merta selepas pemotongan anggota. Dalam kumpulan eksperimen progesteron dikeluarkan oleh bioreaktor ke tapak amputasi. Peranti telah dialih keluar selepas 24 jam. Katak itu kemudiannya diperhatikan secara rutin selama beberapa bulan. Katak dalam kumpulan kawalan dan palsu mengembangkan pancang rawan nipis di tapak amputasi yang normal apabila pertumbuhan semula tisu berlangsung tanpa bantuan. Ia hanya dilihat pada katak kumpulan eksperimen bahawa peranti bioreaktor mencetuskan penjanaan semula anggota yang lebih besar dan katak menumbuhkan semula lampiran berbentuk dayung yang lebih berstruktur berhampiran dengan anggota yang hampir terbentuk sepenuhnya. Ini menunjukkan penjanaan semula tisu yang dibantu. Perbezaan yang nyata dapat dilihat dalam beberapa minggu itu sendiri menunjukkan bahawa peranti bioreaktor mencipta persekitaran sokongan di sekelilingnya luka untuk membolehkan tisu berkembang - sama seperti bagaimana tisu akan tumbuh dalam embrio di dalam rahim. Hanya penghantaran singkat progesteron dari bioreaktor (diletakkan hanya selama 24 jam) telah mencetuskan pertumbuhan tisu lembut dan tulang selama beberapa bulan. Selepas analisis histologi dan pemeriksaan molekul struktur yang dijana semula, didapati bahawa anggota badan ini lebih tebal dan mempunyai tulang yang lebih maju, pemuliharaan dan vaskularisasi. Haiwan yang dirawat dengan progesteron juga lebih aktif daripada kumpulan kawalan dan palsu.
Pertumbuhan anggota badan terhenti selepas kira-kira enam bulan tetapi ia membawa kepada pertumbuhan biasa jari tangan dan kaki. Anggota badan yang tumbuh semula mempunyai isipadu dan ketumpatan tulang yang baik, saluran darah utama, saraf yang tersusun dengan baik dan katak ini juga boleh berenang sama seperti katak biasa yang tidak dipotong menggunakan anggota badan asalnya. Penjujukan RNA dan analisis transkriptom menunjukkan bahawa ekspresi gen dalam sel di tapak amputasi telah diubah suai oleh bioreaktor. Jadi, gen yang berkaitan dengan tekanan oksidatif dan aktiviti sel darah putih adalah aktif (terkawal) dan beberapa yang lain telah dikurangkan. Parut dan tindak balas imun juga dikurangkan sekali gus membolehkan penjanaan semula diteruskan dengan melemahkan tindak balas semula jadi tubuh terhadap kecederaan yang sebaliknya akan menghalang proses penjanaan semula.
Masa depan
Kajian ini berdasarkan logik untuk mentakrifkan program permulaan atau pencetus yang akan membawa kepada pertumbuhan jangka panjang. Ia boleh dipanggil sebagai model baru rangsangan sel. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa tikus sebahagiannya boleh menjana semula hujung jari yang dipotong dalam keadaan biasa tetapi kerana ia bukan akuatik dan tiada air untuk melindunginya, jadi tidak seperti amfibia, proses pada tikus tidak cekap kerana sel yang dijana semula sensitif tertakluk kepada permukaan keras semula dan sekali lagi. Pendekatan penjanaan semula dalam haiwan vertebrata harus digunakan untuk mamalia dan badan manusia dan mungkin tidak lama lagi kita boleh menjana semula organ kompleks yang boleh digunakan untuk pemindahan organ atau sebarang jenis kecederaan mungkin juga kanser.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Herrera-Rincon C et al. 2018. Aplikasi Ringkas Progesteron Tempatan melalui Bioreaktor Boleh Dipakai Menghasilkan Tindak Balas Penjanaan Semula Jangka Panjang dalam Xenopus Hindlimb Dewasa. Laporan sel. 25(6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
