Alai

Laboratoriossa kasvatetut ruumiinosat

Puuttuvan raajan uudelleen kasvattaminen ei ole mikään iso juttu – meritähdelle tai salamanterille, jotka ovat tunnettuja siitä, että ne pystyvät käyttämään regeneratiivisia kykyjään puuttuvien käsivarsien ja pyrstöjen korvaamiseen. Ne eivät kuitenkaan ole ainoita eläimiä, jotka voivat rakentaa uudelleen tuhoutuneita tai vaurioituneita ruumiinosia. Hirvet voivat kasvattaa uudelleen jopa 66 kiloa. (30 kiloa) sarvia vain kolmessa kuukaudessa. Seeprakalat pystyvät kasvattamaan sydämensä uudelleen, ja litteämadot ovat osoittaneet, että ne pystyvät kasvattamaan oman päänsä uudelleen.

Ihmiselle menetetty on kuitenkin menetetty – vai onko?

Kehon yksittäiset solut korvautuvat jatkuvasti, kun ne kuluvat, ja tämä prosessi hidastuu ikääntymisen myötä, mutta jatkuu koko ihmisen eliniän. Voit jopa havaita tämän tiheän ja näkyvän uusiutumisen yhdessä elimessäsi: ihossasi. Itse asiassa ihminen irrottaa koko uloimman ihokerroksensa joka toinen tai neljäs viikko, jolloin hän menettää noin 510 grammaa ihosoluja vuodessa, American Chemical Societyn mukaan.

Kokonaisien elinten ja ruumiinosien uudistaminen, joka on yleinen käytäntö Doctor Whon Ajan herrojen keskuudessa, on kuitenkin ihmisen biologian ulottumattomissa. Viime vuosina tutkijat ovat kuitenkin menestyksekkäästi viljelleet erilaisia ihmisen kehon rakenteita, samankaltaisia rakenteita, joita on menestyksekkäästi testattu eläimillä, ja pienikokoisia ihmisen elimiä, joita kutsutaan ”organoideiksi” ja joita käytetään ihmisen elinten toiminnan ja rakenteen tutkimiseen sellaisella yksityiskohtaisuudella, joka oli aiemmin mahdotonta. Tässä muutamia viimeaikaisia esimerkkejä:

Munasolut

Berliinissä sijaitsevan Max Planck -instituutin (Max Planck Institute for Infection Biology) tiedemiehet kasvattivat kantasolujen avulla ihmisen munanjohtimien sisimmän solukerroksen, rakenteet, jotka yhdistävät munasarjat ja kohdun. Tutkijat kuvaavat 11. tammikuuta julkaistussa lausunnossaan, että tuloksena syntyneillä organoideilla on samoja piirteitä ja muotoja kuin täysikokoisilla munanjohtimilla.

Miniaivot

Laboratoriossa kasvatetut lyijykynän pyyhekumin kokoiset aivot Ohio State Universityn (OSU) tiedemiehet viljelivät ihosoluista, ja ne ovat rakenteellisesti ja geneettisesti samankaltaiset kuin viiden viikon ikäisen ihmissikiön aivot. OSU:n edustajien 18. elokuuta antamassa lausunnossa ”aivojen muuttajaksi” kuvailtu organoidi sisältää toimivia neuroneja, joilla on signaalia kuljettavia ulokkeita, kuten aksoneja ja dendriittejä. Miniaivoista otetussa kuvassa merkinnät osoittavat rakenteita, jotka tyypillisesti löytyvät sikiön aivoista.

Minisydän

Tutkijat kehottivat kantasoluja kehittymään sydänlihakseksi ja sidekudokseksi, järjestäytymään pieniksi kammioiksi ja ”sykkimään”. Saavutuksen videolla sydänlihassolut (merkitty punaisella keskellä) lyövät, kun taas sidekudos (vihreä rengas) kiinnittää minisydämen astiaan, jossa se kasvoi. Kevin Healy, Kalifornian yliopiston Berkeleyn biotekniikan professori ja tutkimuksen toinen kirjoittaja, sanoi lausunnossaan. ”Tämä tekniikka voisi auttaa meitä seulomaan nopeasti lääkkeitä, jotka todennäköisesti synnyttävät synnynnäisiä sydänvikoja, ja ohjaamaan päätöksiä siitä, mitkä lääkkeet ovat vaarallisia raskauden aikana.” Tutkimus julkaistiin maaliskuussa 2015 Nature Communications -lehdessä

Minikidney

Tutkimusryhmä australialaisia tiedemiehiä kasvatti minimunuaisen, jossa kantasolut erilaistuivat ja muodostivat elimen, jossa oli ensimmäistä kertaa kolmea erilaista munuaissolutyyppiä. Tutkijat kasvattivat organoidin prosessissa, joka noudatti munuaisten normaalia kehitystä. Kuvassa kolme väriä edustavat munuaissolutyyppejä, jotka muodostavat ”nefronit” eli erilaiset rakenteet munuaisen sisällä.

Minilung

Monien laitosten tutkijat tekivät yhteistyötä kasvattaakseen kolmiulotteisia keuhko-organoideja, jotka kehittivät keuhkoputkia eli hengitystierakenteita ja keuhkoja. ”Nämä miniloidit voivat jäljitellä todellisten kudosten reaktioita, ja ne ovat hyvä malli tutkia, miten elinten muoto muuttuu sairauden myötä ja miten ne saattavat reagoida uusiin lääkkeisiin”, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Jason R. Spence, sisätautien ja solu- ja kehitysbiologian apulaisprofessori Michiganin yliopiston lääketieteellisestä tiedekunnasta, sanoi lausunnossaan. Minilungot säilyivät laboratoriossa hengissä yli 100 päivää.

Minimaha

Minimahat, joiden kasvattaminen petrimaljassa kesti noin kuukauden, muodostivat ”soikean muotoisia, onttoja rakenteita”, jotka muistuttivat toista vatsan kahdesta osasta, sanoi Jim Wells, tutkimukseen osallistunut Jim Wells, joka on kehitystutkimuksen biologian professori ja työskentelee kehitysbiologian oppiaineessa Cincinnatin lastensairaalassa. Wells kertoi Live Science -lehdelle, että pikkuruiset mahalaukut, joiden halkaisija oli noin 3 millimetriä (0,1 tuumaa), olisivat erityisen hyödyllisiä tutkijoille, jotka tutkivat tietyn mahatautia aiheuttavan bakteerin vaikutuksia. Tämä johtuu siitä, että bakteerit käyttäytyvät eri tavalla eläinkokeissa, hän sanoi.

Vagina

Huhtikuussa 2014 The Lancet -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa kuvattiin onnistuneesti laboratoriossa kasvaneiden vaginoiden elinsiirtojen onnistuneita siirtoja, jotka oli luotu kasvattamalla potilaiden soluja emättimen muotoisella telineellä. Muutamaa vuotta aiemmin neljälle 13-18-vuotiaalle tytölle ja nuorelle naiselle tehdyt siirrot korjasivat synnynnäisen vian, jossa emätin ja kohtu puuttuvat tai ovat alikehittyneet. Teini-ikäiset tutkittiin vuosittain kahdeksan vuoden ajan elinsiirtojen jälkeen, ja tänä aikana elimet toimivat normaalisti ja mahdollistivat kivuttoman yhdynnän.

Penis

Wake Forest Institute for Regenerative Medicine -instituutin tutkijat käyttivät kanin soluja peniksen erektiokudoksen kasvattamiseen ja siirsivät laboratoriossa kasvatetut penikset uroskaniineihin, jotka sitten parittelivat onnistuneesti. Prosessi on kuitenkin vielä kokeiluvaiheessa, ja tarvitaan Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeviraston hyväksyntä, jotta ryhmä voi laajentaa työtään ja sisällyttää siihen ihmiskudosta ja koehenkilöitä. Yhdysvaltain asevoimien regeneratiivisen lääketieteen instituutti rahoittaa tutkimusta, sillä tutkimuksesta voisi olla hyötyä taisteluissa nivusvammoja saaneille sotilaille.

Esofagus

Venäjän Krasnodarissa sijaitsevassa Kubanin valtion lääketieteellisessä yliopistossa kansainvälinen tutkijaryhmä rakensi toimivan ruokatorven kasvattamalla kantasoluja telineellä kolmen viikon ajan; sen jälkeen he istuttivat elimen onnistuneesti rotille. Tutkijat testasivat uuden ruokatorven kestävyyttä puhaltamalla ja tyhjentämällä sen 10 000 kertaa, istuttamalla keinotekoiset rakenteet kymmeneen rottaan ja korvaamalla jopa 20 prosenttia eläinten alkuperäisistä elimistä.

Korva

Kuulehan nyt: Tutkijat ovat 3D-tulostaneet ihmisen korvat ja kasvattaneet ne päällystämällä valetut korvanmuodot elävillä soluilla, jotka kasvoivat kehyksen ympärillä. Tutkijat loivat korvanmuotoisen muotin mallintamalla lapsen korvan 3D-ohjelmalla ja lähettämällä mallin sitten 3D-tulostimeen. Kun tutkijat saivat muotin käsiinsä, he ruiskuttivat siihen cocktailin eläviä korvasoluja ja lehmistä saatua kollageenia, ja ”korva putkahti ulos”, kertoo Live Science. Valmistetut korvat istutettiin sitten rotille yhdestä kolmeen kuukaudeksi, kun tutkijat arvioivat elinten kasvaessa niiden koon ja muodon muutoksia.