اخبار علمی, مطالب
دانشمندان پای از دست رفته قورباغه را دوباره پرورش می‌دهند…
قورباغه‌هایی که برای مدت کوتاهی با یک کوکتل پنج‌دارویی که توسط یک بیوراکتور پوشیدنی روی بدنه استفاده شده بود، توانستند یک اندام عملکردی و تقریباً کامل را دوباره رشد دهند.برای میلیون‌ها بیمار که به دلایلی از دیابت گرفته تا تروما دست و پای خود را از دست داده‌اند، امکان بازیابی عملکرد از طریق بازسازی طبیعی دور از دسترس باقی مانده‌است.
اما در مطالعه‌ای که در مجله Science Advances منتشر شده است، دانشمندان دانشگاه تافتس و موسسه Wyss دانشگاه هاروارد ما را یک قدم به هدف پزشکی احیاکردن اندام‌ها نزدیک‌تر کرده‌اند.روی قورباغه‌های بالغ که به طور طبیعی قادر به بازسازی اندام نیستند، محققان توانستند با استفاده از یک کوکتل پنج دارویی در یک بیوراکتور پوشیدنی سیلیکونی باعث رشد مجدد پای از بین رفته قورباغه ها شدند. این درمان مختصر یک دوره 18 ماهه را در برمی‌گیرد که در نهایت یک اندام پا قورباغه را بازیابی می‌کند.
بسیاری از موجودات از جمله سمندر، ستاره دریایی، خرچنگ و مارمولک توانایی بازسازی کامل برخی از اندام‌ها را دارند. کرم‌های مسطح را حتی می‌توان تکه تکه کرد و هر یک از آنها یک موجود کامل را بازسازی می‌کنند. 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 مثل بازو یا پا با هیچ فرآیند طبیعی بازسازی در انسان یا پستانداران قابل ترمیم نیست. در واقع، ما تمایل داریم جراحات عمده را با قسمت بی‌شکل از بافت بپوشانیم و از آن در برابر از دست دادن خون و عفونت بیشتر محافظت کنیم و از افزایش بیشتر عفونت و آسیب در اندام مورد نظر 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 این مکانیزم بازسازی حاوی ژل پروتئین ابریشم حاوی کوکتل پنج‌دارویی است.
هر دارو هدف متفاوتی از جمله کاهش التهاب، مهار تولید کلاژن که منجر به ایجاد بافت 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 تنه دور می‌کرد و به سمت فرآیند بازسازی می‌رفت.
محققان رشد چشمگیر بافت را در بسیاری از قورباغه‌های تحت درمان مشاهده کردند که باعث ایجاد مجدد یک پای کاملاً واقعی با عملکرد قابل قبول شد. اندام‌های جدید ساختار استخوانی با ویژگی‌هایی شبیه به ساختار استخوانی اندام طبیعی، اجزای غنی تری از بافت‌های داخلی (از جمله نورون‌ها) داشتند و چندین انگشت از انتهای اندام رشد می‌کردند.
اندام دوباره رشد کرده حرکت کرده و به محرک‌هایی مانند لمس یک فیبر سفت پاسخ می‌دهد و قورباغه‌ها می‌توانند از آن برای شنا در آب استفاده کنند، که بسیار شبیه به یک قورباغه معمولی حرکت می‌کنند.
نیروشا موروگان، یکی از پژوهشگران مرکز اکتشاف آلن در تافتس و نویسنده ارشد این 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.»
در چند روز اول پس از درمان، محققان 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 می‌شود.
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) انجام شود.
BioDome چگونه کار می‌کند
حیواناتی که به طور طبیعی قادر به بازسازی اندام‌های خود هستند بیشتر در محیط‌های آبی زندگی می‌کنند. اولین مرحله رشد پس از از دست دادن اندام، تشکیل توده‌ای از سلول‌های بنیادی در انتهای تنه بدن به نام بلاستما است که برای بازسازی تدریجی قسمت از دست رفته بدن استفاده می‌شود. زخم در 24 ساعت اول پس از آسیب به سرعت توسط سلول‌های پوست پوشانده می‌شود و از بافت بازسازی کننده زیر آن محافظت می‌کند.
دیوید کاپلان، پروفسور تافتس و یکی از همکارانش گفتند: «پستانداران و سایر حیوانات در زمان بازسازی اندام‌های خود 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 بدن ادامه می‌دهد.
مراحل بعدی در قورباغه ها و پستانداران
کار قبلی تیم Tufts نشان داد که رشد قابل توجه اندام توسط یک دارو، پروژسترون، با BioDome ایجاد شده است. با این حال، اندام به‌دست‌آمده به‌عنوان یک شاخه 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 اندام‌های قورباغه است و نشان می‌دهد که تحقیق بیشتر در ترکیب داروها و فاکتورهای رشد می‌تواند منجر به رشد مجدد اندام‌هایی شود که حتی از نظر عملکردی کامل‌تر هستند و انگشتان طبیعی، بافت‌ها و استخوان بندی دقیق‌تر و همچنین ویژگی‌های عضلانی دارند.
مترجم:محمدمعین باشی
