أظهرت الضفادع البالغة لأول مرة أنها تعيد نمو الساقين المبتورة ، مما يجعلها تقدمًا في مجال تجديد الأعضاء.
تجديد يعني إعادة زراعة جزء تالف أو مفقود من عضو من الأنسجة المتبقية. يمكن للإنسان البالغ أن ينجح في تجديد بعض الأعضاء مثل الكبد وخاصة الجلد الذي يتم تجديده وإصلاحه بانتظام ولكن لسوء الحظ الأنسجة البشرية في معظمها الأجهزة ليس لديهم القدرة على التجدد. يهدف مجال الطب التجديدي إلى إيجاد طرق لإعادة تحفيز تجديد الأنسجة في الجسم. سيكون الحل المثالي هو إطلاق مسارات مهمة يمكنها استعادة الأنسجة، مثل الأطراف، من خلاياها الخاصة، ومع ذلك، فهي ليست حالة واضحة حيث لا يزال العلماء يحاولون فهم الفروق الدقيقة في تجديد الأنسجة.
في دراسة نشرت في تقارير الخلية, scientists from Tuft University USA aimed to understand tissue regeneration capacity and how cells cooperate and form a three-dimensional عضو. 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.
إعادة نمو الأطراف المبتورة
أولاً ، تمت طباعة مفاعل حيوي يمكن ارتداؤه بأبعاد ثلاثية في السيليكون وكان مملوءًا بالهيدروجيل. بعد ذلك ، تم وضع بروتينات الحرير المرطبة على بوليمر الهيدروجيل المعروف بتعزيزه للشفاء والتجدد. تمت إضافة هرمون البروجسترون - وهو عبارة عن مركب عصبي - والذي يُعرف عمومًا بمشاركته في الدورة الشهرية والحمل والرضاعة الطبيعية. يشارك البروجسترون أيضًا في تعزيز إصلاح الأوعية الدموية العصبية والأنسجة الأخرى. تم تقسيم الضفادع إلى مجموعات تجريبية وضابطة ومجموعات صورية. تم خياطة جهاز المفاعل الحيوي في مجموعات التحكم والشام في الضفادع على الفور بعد بتر الأطراف. في المجموعة التجريبية ، تم إطلاق البروجسترون بواسطة المفاعل الحيوي على موقع البتر. تمت إزالة الأجهزة بعد 3 ساعة. ثم تمت مراقبة الضفادع بشكل روتيني لعدة أشهر. طورت الضفادع المسيطرة والمجموعات الصورية ارتفاعًا غضروفيًا رفيعًا في موقع البتر وهو أمر طبيعي عندما يتقدم تجديد الأنسجة دون مساعدة. لقد لوحظ فقط في ضفادع المجموعة التجريبية أن جهاز المفاعل الحيوي تسبب في تجديد أكبر للأطراف وأعادت الضفادع تكوين طرف أكثر تنظيماً على شكل مجداف بالقرب من طرف مكتمل التكوين تقريبًا. كان هذا مؤشرا على تجديد الأنسجة بمساعدة. كان الاختلاف المرئي ملحوظًا في غضون أسابيع قليلة مما يشير إلى أن جهاز المفاعل الحيوي خلق بيئة دعم حول جرح لتمكين الأنسجة من النمو - على غرار الطريقة التي تنمو بها الأنسجة في الجنين داخل الرحم. أدى مجرد تسليم قصير من هرمون البروجسترون من المفاعل الحيوي (تم وضعه لمدة 24 ساعة فقط) إلى نمو الأنسجة الرخوة والعظام على مدار عدة أشهر. عند تحليل الأنسجة والفحص الجزيئي للتركيبات المجددة ، تبين أن هذه الأطراف كانت أكثر سمكًا ولديها عظام أكثر تطوراً وتعصيبًا وتضخمًا للأوعية الدموية. كانت الحيوانات التي عولجت بالبروجسترون أكثر نشاطًا أيضًا من المجموعات الضابطة والمجموعات الصورية.
توقف نمو الأطراف بعد حوالي ستة أشهر ، لكنه أدى إلى نقص النمو المعتاد في أصابع اليدين والقدمين. كانت الأطراف التي نمت مجددًا تتمتع بحجم وكثافة جيدة للعظام ، وأوعية دموية رئيسية ، وأعصاب جيدة الإعداد ، ويمكن لهذه الضفادع أن تسبح بشكل مشابه لكيفية استخدام الضفادع الطبيعية لأطرافها الأصلية. أظهر تسلسل الحمض النووي الريبي وتحليل النسخ أن التعبير الجيني في الخلايا في موقع البتر تم تعديله بواسطة المفاعل الحيوي. لذلك ، كانت الجينات المرتبطة بالإجهاد التأكسدي ونشاط خلايا الدم البيضاء نشطة (منتظمة) وبعضها الآخر خضع للتنظيم. تم أيضًا تقليل التندب والاستجابة المناعية وبالتالي السماح للتجديد بالمضي قدمًا عن طريق إضعاف استجابة الجسم الطبيعية للإصابة التي كانت ستعيق عملية التجديد.
Future
تستند هذه الدراسة إلى منطق تحديد برنامج البداية أو التحفيز الذي من شأنه أن يقود الطريق إلى نمو طويل الأجل. يمكن تسميته كنموذج جديد لتحفيز الخلايا. أظهرت الدراسات السابقة أن الفئران يمكنها تجديد أطراف الأصابع المبتورة جزئيًا في ظل الظروف العادية ولكن لأنها ليست مائية ولا يوجد ماء لحمايتها ، لذلك على عكس البرمائيات ، لم تكن العملية في الفئران فعالة لأن الخلايا الحساسة المجددة تعرضت لأسطح صلبة مرة أخرى و تكرارا. يجب أن يكون نهج التجديد في حيوان الفقاريات قابلاً للتطبيق على الثدييات وجسم الإنسان ، وربما قريبًا جدًا في المستقبل يمكننا تجديد الأعضاء المعقدة التي يمكن استخدامها لزرع الأعضاء أو أي نوع من الإصابات وربما حتى السرطان.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
هيريرا رينكون سي وآخرون. 2018. التطبيق المحلي الموجز للبروجسترون عبر مفاعل حيوي يمكن ارتداؤه يحث على استجابة تجديدية طويلة الأمد في الكبار Xenopus Hindlimb. تقارير الخلية. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
