הוכח לראשונה כי צפרדעים בוגרות מצמיחות מחדש רגליים כרותות ומסמנות זאת כפריצת דרך להתחדשות איברים.
התחדשות פירושו גידול מחדש של חלק פגום או חסר איבר מרקמות שאריות. בני אדם בוגרים יכולים לשקם בהצלחה איברים מסוימים כמו כבד ובעיקר עור שמתחדש ומתוקן באופן קבוע, אך למרבה הצער רקמות אנושיות של רוב איברים אין להם את היכולת להתחדש. תחום הרפואה הרגנרטיבית שואף למצוא דרכים לעורר מחדש התחדשות של רקמות בגופנו. הפתרון האידיאלי יהיה להפעיל מסלולים חשובים שיכולים לשחזר רקמה, למשל איבר, מהתאים שלה, עם זאת, זה לא מקרה פשוט מכיוון שמדענים עדיין מנסים להבין את הניואנסים של התחדשות רקמות.
במחקר שפורסם ב דוחות סלולריים, scientists from Tuft University USA aimed to understand tissue regeneration capacity and how cells cooperate and form a three-dimensional איבר. 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.
צמיחה מחדש של גפיים כרותות
ראשית, ביו-ריאקטור לביש הודפס בתלת מימד בסיליקון והוא היה מלא בהידרוג'ל. לאחר מכן, חלבוני משי מעניקים לחות הונחו על פולימר הידרוג'ל זה אשר ידועים כמקדמים ריפוי והתחדשות. הורמון פרוגסטרון - נוירוסטרואיד - נוסף הידוע כמעורב בווסת, הריון והנקה. פרוגסטרון מעורב גם בקידום תיקון של כלי דם עצביים ורקמות אחרות. הצפרדעים חולקו לקבוצות ניסוי, בקרה וקבוצות דמה. בקבוצות הבקרה והדמה מכשיר הביוריאקטור נתפר לתוך הצפרדעים מיד לאחר כריתת הגפיים. בקבוצת ניסוי שוחרר פרוגסטרון על ידי הביוריאקטור לאתר הקטיעה. המכשירים הוסרו לאחר 3 שעות. לאחר מכן נצפו הצפרדעים באופן שגרתי במשך מספר חודשים. צפרדעים בקבוצות בקרה ובקבוצות מדומה פיתחו חוד דק וסחוס באתר הקטיעה, שהוא תקין כאשר התחדשות הרקמות מתקדמת ללא סיוע. זה נראה רק בצפרדעים מקבוצת ניסוי שמכשיר ביו-ריאקטור גרם להתחדשות של גפיים גדולות יותר וצפרדעים הצמיחו מחדש תוספת בצורת משוט מובנה יותר קרוב לאיבר שנוצר כמעט במלואו. זה היה מעיד על התחדשות רקמות בסיוע. ההבדל הנראה לעין היה מורגש תוך מספר שבועות עצמו, דבר המצביע על כך שהמכשיר הביוריאקטור יצר סביבת תמיכה סביב פצע כדי לאפשר לרקמה לצמוח - בדומה לאופן שבו רקמות יגדלו בעובר בתוך הרחם. רק אספקה קצרה של פרוגסטרון מהביוריאקטור (שנמצאת רק למשך 24 שעות) גרמה לצמיחה של רקמות רכות ועצם במהלך מספר חודשים. לאחר ניתוח היסטולוגי ובדיקה מולקולרית של המבנים המתחדשים התגלה כי הגפיים הללו היו עבות יותר ובעלות עצמות מפותחות יותר, עצבוב וכלי דם. החיות שטופלו בפרוגסטרון היו גם פעילות יותר מקבוצות בקרה וקבוצות מדומה.
צמיחת הגפיים נעצרה לאחר כשישה חודשים, אך היא הובילה לצמיחה נמוכה אופיינית של אצבעות ואצבעות. לגפיים שצמחו מחדש היו נפח עצם וצפיפות טובים, כלי דם ראשיים, עצבים מסודרים היטב, והצפרדעים הללו אפילו יכלו לשחות בדומה לאופן שבו צפרדעים לא קטועות רגילות משתמשות בגפיים המקומיות שלהן. ריצוף RNA וניתוח תעתיקים הראו שביטוי גנים בתאים באתר הקטיעה שונה על ידי הביוריאקטור. אז, גנים הקשורים ללחץ חמצוני ופעילות כדוריות הדם הלבנות היו פעילים (הוסרו) וכמה אחרים הוסרו. גם ההצטלקות והתגובה החיסונית הופחתו ובכך אפשרו להתחדשות על ידי החלשת התגובה הטבעית של הגוף לפציעה שאחרת הייתה מעכבת את תהליך ההתחדשות.
שלנו
מחקר זה מבוסס על ההיגיון של הגדרת תוכנית קיקסטארט או טריגר שתוביל לצמיחה ארוכת טווח. אפשר לקרוא לזה כמודל חדש של גירוי תאים. מחקרים קודמים הראו שעכברים יכולים להתחדש חלקית בקצות אצבעות שנכרתו בנסיבות רגילות, אך מכיוון שהם אינם מימיים ואין מים שיגנו עליהם, כך שבניגוד לדו-חיים התהליך בעכברים לא היה יעיל מכיוון שתאים מתחדשים רגישים נחשפו שוב למשטחים קשים. שוב. גישת ההתחדשות בחיית חוליות צריכה להיות ישימה על יונקים ועל גוף האדם ואולי בקרוב מאוד בעתיד נוכל לשקם איברים מורכבים שיכולים לשמש להשתלת איברים או כל סוג של פציעות אולי אפילו סרטן.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Herrera-Rincon C et al. 2018. יישום מקומי קצר של פרוגסטרון באמצעות ביו-ריאקטור לביש גורם לתגובה רגנרטיבית ארוכת טווח ב-Xenopus Hindlimb למבוגרים. דוחות סלולריים. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
