آخرین مطالب

محققان پای گم شده قورباغه را دوباره پرورش می دهند


دانشمندان پای گم شده قورباغه را دوباره پرورش می دهند

قورباغه پنجه دار آفریقایی معمولی. اعتبار: پوزین اولیویه

برای میلیون‌ها بیمار که به دلایلی از دیابت گرفته تا تروما دست‌های خود را از دست داده‌اند، امکان بازیابی عملکرد از طریق بازسازی طبیعی دور از دسترس باقی می‌ماند. رشد دوباره پاها و بازوها همچنان استان سمندرها و ابرقهرمانان است.

اما در مطالعه ای که در مجله منتشر شده است پیشرفت های علم، دانشمندان دانشگاه تافتس و موسسه Wyss دانشگاه هاروارد ما را یک قدم به هدف پزشکی احیاکننده نزدیک‌تر کرده‌اند.

روی قورباغه های بالغ که به طور طبیعی قادر به بازسازی اندام نیستند، محققان توانستند با استفاده از یک کوکتل پنج دارویی که در گنبد بیوراکتور پوشیدنی سیلیکونی که اکسیر روی کنده را تنها به مدت 24 ساعت در اکسیر قرار می دهد، باعث رشد مجدد پای گم شده شوند. این درمان مختصر یک دوره 18 ماهه از رشد مجدد را آغاز می کند که یک پا عملکردی را بازیابی می کند.

بسیاری از موجودات توانایی بازسازی کامل حداقل برخی از اندام ها از جمله سمندر، ستاره دریایی، خرچنگ و مارمولک را دارند. کرم‌های مسطح را حتی می‌توان تکه تکه کرد و هر قطعه یک ارگانیسم کامل را بازسازی می‌کند. انسان‌ها می‌توانند زخم‌ها را با رشد بافت جدید ببندند، و کبد ما قابلیت قابل توجه و تقریباً کرم‌مانندی دارد که پس از کاهش 50 درصدی، به اندازه کامل بازسازی می‌شود.

اما از دست دادن یک اندام بزرگ و از نظر ساختاری پیچیده – بازو یا پا – با هیچ فرآیند طبیعی بازسازی در انسان یا پستانداران قابل ترمیم نیست. در واقع، ما تمایل داریم جراحات عمده را با توده‌ای بی شکل از بافت اسکار بپوشانیم و از آن در برابر از دست دادن خون و عفونت بیشتر محافظت کنیم و از رشد بیشتر جلوگیری کنیم.

شروع بازسازی

محققان Tufts با قرار دادن زخم در یک کلاهک سیلیکونی، که آن را BioDome می‌نامند، فرآیند بازسازی را در قورباغه‌های پنجه‌دار آفریقایی آغاز کردند که حاوی ژل پروتئین ابریشم حاوی کوکتل پنج‌دارویی است.

هر دارو هدف متفاوتی از جمله کاهش التهاب، مهار تولید کلاژن که منجر به ایجاد اسکار می‌شود و تشویق رشد جدید رشته‌های عصبی، رگ‌های خونی و ماهیچه‌ها را برآورده می‌کند. این ترکیب و بیوراکتور یک محیط و سیگنال‌های محلی را فراهم می‌کردند که فلس‌ها را از تمایل طبیعی به بستن کنده دور می‌کرد و به سمت فرآیند بازسازی می‌رفت.

محققان رشد چشمگیر بافت را در بسیاری از قورباغه های تحت درمان مشاهده کردند که باعث ایجاد مجدد یک پای تقریباً کاملاً عملکردی شد. اندام های جدید ساختار استخوانی با ویژگی هایی شبیه به ساختار استخوانی اندام طبیعی، مکمل غنی تری از بافت های داخلی (از جمله نورون ها) داشتند و چندین انگشت از انتهای اندام رشد می کردند، البته بدون حمایت از استخوان زیرین.

اندام دوباره رشد کرده حرکت کرده و به محرک هایی مانند لمس یک فیبر سفت پاسخ می دهد و قورباغه ها می توانند از آن برای شنا در آب استفاده کنند، بسیار شبیه به یک قورباغه معمولی حرکت می کند.

نیروشا موروگان، یکی از پژوهشگران مرکز اکتشاف آلن در تافتس و اولین نویسنده مقاله، گفت: «اینکه می‌بینیم داروهایی که انتخاب کردیم به ایجاد یک اندام تقریباً کامل کمک می‌کنند، هیجان‌انگیز است. این واقعیت که برای به حرکت درآوردن یک فرآیند چند ماهه بازسازی فقط به یک قرار گرفتن کوتاه در معرض داروها نیاز داشت، نشان می‌دهد که قورباغه‌ها و شاید دیگر حیوانات ممکن است قابلیت‌های بازسازی خفته‌ای داشته باشند که می‌توان آنها را فعال کرد.»

محققان مکانیسم هایی را بررسی کردند که توسط آن مداخله کوتاه می تواند منجر به رشد طولانی مدت شود. در چند روز اول پس از درمان، آنها فعال شدن مسیرهای مولکولی شناخته شده را شناسایی کردند که به طور معمول در یک جنین در حال رشد برای کمک به شکل گیری بدن استفاده می شود.

فعال‌سازی این مسیرها می‌تواند به جای نیاز به مداخله درمانی مداوم در طول ماه‌های زیادی که رشد اندام طول می‌کشد، اجازه دهد بار رشد و سازماندهی بافت توسط خود اندام، مشابه آنچه در جنین رخ می‌دهد، اداره کند.

BioDome چگونه کار می کند

حیواناتی که به طور طبیعی قادر به بازسازی هستند بیشتر در محیط های آبی زندگی می کنند. اولین مرحله رشد پس از از دست دادن اندام، تشکیل توده ای از سلول های بنیادی در انتهای کنده به نام بلاستما است که برای بازسازی تدریجی قسمت از دست رفته بدن استفاده می شود. زخم در 24 ساعت اول پس از آسیب به سرعت توسط سلول های پوست پوشانده می شود و از بافت بازسازی کننده زیر آن محافظت می کند.

دیوید کاپلان، پروفسور مهندسی خانواده استرن در تافتس و یکی از همکارانش گفت: «پستانداران و سایر حیوانات در حال بازسازی معمولاً جراحات خود را در معرض هوا یا تماس با زمین قرار می‌دهند و ممکن است روزها تا هفته‌ها طول بکشد تا با بافت زخم بسته شوند.» نویسنده مطالعه استفاده از کلاهک BioDome در 24 ساعت اول به تقلید محیطی شبیه آمنیوتیک کمک می‌کند که همراه با داروهای مناسب، روند بازسازی را بدون دخالت بافت اسکار ادامه می‌دهد.

مراحل بعدی در قورباغه ها و پستانداران

کار قبلی تیم Tufts نشان داد که رشد اندام قابل توجهی توسط یک دارو، پروژسترون، با BioDome ایجاد شده است. با این حال، اندام به‌دست‌آمده به‌عنوان یک سنبله رشد کرد و با اندام معمولی‌تر و عملکردی که در مطالعه کنونی به دست آمد فاصله داشت.

کوکتل پنج دارو نشان دهنده نقطه عطف مهمی در جهت بازسازی اندام های قورباغه کاملاً عملکردی است و نشان می دهد که کاوش بیشتر در ترکیب داروها و فاکتورهای رشد می تواند منجر به رشد مجدد اندام هایی شود که حتی از نظر عملکردی کامل تر هستند، با انگشتان طبیعی، بافته ها و استخوان بندی دقیق تر و دقیق تر. ویژگی های عضلانی

مایکل لوین، نویسنده مرتبط، پروفسور زیست شناسی وانوار بوش در دانشکده هنر و علوم، مدیر مرکز اکتشاف آلن در تافتس، و عضو هیئت علمی دانشگاه گفت: «ما در حال آزمایش خواهیم بود که چگونه این درمان می تواند در پستانداران اعمال شود. موسسه Wyss.

او گفت: “پوشاندن زخم باز با یک محیط مایع در زیر BioDome، با کوکتل دارویی مناسب، می‌تواند اولین سیگنال‌های لازم را برای به حرکت درآوردن فرآیند بازسازی ارائه دهد.” این یک استراتژی است که بر اجرای برنامه‌های الگوی آناتومیکی نهفته و ذاتی متمرکز است، نه مدیریت کوچک رشد پیچیده، زیرا حیوانات بالغ هنوز اطلاعات لازم برای ساختن ساختار بدن خود را دارند.


چرا قورباغه ها نمی توانند اندام های از دست رفته را مانند آکسولوتل ها بازسازی کنند؟


اطلاعات بیشتر:
نیروشا جی. موروگان و همکاران، تحویل چند داروی حاد از طریق بیوراکتور پوشیدنی، بازسازی طولانی مدت اندام و بازیابی عملکردی را در Xenopus laevis بالغ تسهیل می کند. پیشرفت علم (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abj2164. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj2164

ارائه شده توسط دانشگاه تافتس

نقل قول: محققان پای از دست رفته قورباغه را دوباره رشد می دهند (2022، 26 ژانویه) در 26 ژانویه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-01-regrow-frog-lost-leg.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.