Alai

Laborban növesztett testrészek

Egy hiányzó végtag újranövesztése nem nagy dolog – egy tengeri csillag vagy szalamandra számára, amelyek köztudottan regenerációs “szupererővel” pótolják a hiányzó karokat és farkakat. De nem ők az egyetlen olyan állatok, amelyek képesek újjáépíteni az elpusztult vagy sérült testrészeket. A szarvasok akár 66 fontot is képesek újratermelni. (30 kilogramm) agancsot mindössze három hónap alatt. A zebrahalak képesek újranöveszteni a szívüket, míg a laposférgek bebizonyították, hogy képesek regenerálni a saját fejüket.

Az ember számára azonban, ami elveszett, az elveszett – vagy mégis?

A testünkben az egyes sejtek folyamatosan cserélődnek, ahogy elhasználódnak, ez a folyamat az öregedéssel lassul, de az ember egész életében folytatódik. Ezt a gyakori és látható regenerálódást még az egyik szervünkön, a bőrünkön is megfigyelhetjük. Az Amerikai Kémiai Társaság szerint az ember két-négy hetente levedli a teljes külső bőrrétegét, és évente körülbelül 510 grammnyi bőrsejtet veszít el.

A teljes szervek és testrészek regenerálása azonban, ami a “Doctor Who” Idő Lordjai között bevett gyakorlat, meghaladja az emberi biológia határait. Az elmúlt években azonban a tudósok sikeresen tenyésztettek ki egy sor emberi testszerkezetet, hasonló szerkezeteket, amelyeket sikeresen teszteltek állatokon, és kisméretű emberi szerveket, úgynevezett “organoidokat”, amelyeket az emberi szervek működésének és szerkezetének olyan részletességgel történő tanulmányozására használnak, ami korábban lehetetlen volt. Íme néhány friss példa:

Fallopiás csövek

A berlini Max Planck Infection Biology Institute tudósai őssejtek felhasználásával növesztették az emberi petevezetékek legbelső sejtes rétegét, a petefészket és a méhet összekötő struktúrákat. Egy január 11-én kiadott közleményben a kutatók leírják, hogy az így létrejött organoidok olyan tulajdonságokkal és formákkal rendelkeznek, amelyek a teljes méretű petevezetékekre jellemzőek.

Minibrain

Az Ohio Állami Egyetem (OSU) tudósai bőrsejtekből tenyésztettek ki egy ceruzaradírgumi méretű, laboratóriumban növesztett agyat, amely szerkezetileg és genetikailag hasonlít egy 5 hetes emberi magzat agyához. Az OSU képviselői által augusztus 18-i közleményükben “agyváltóként” jellemzett organoidnak működőképes neuronjai vannak, jelátvivő nyúlványokkal, például axonokkal és dendritekkel. A mini-agyról készült fotón címkék azonosítják a magzati agyban tipikusan megtalálható struktúrákat.

Miniszív

A kutatók őssejteket késztettek arra, hogy szívizommá és kötőszövetté fejlődjenek, majd apró kamrákká szerveződjenek és “verjenek”. A teljesítményről készült videón a szívizomsejtek (középen pirossal jelölve) dobognak, miközben a kötőszövet (zöld gyűrű) rögzíti a miniszívet a tálban, ahol nőtt. Kevin Healy, a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) biomérnöki professzora és a tanulmány társszerzője a közleményben elmondta. “Ez a technológia segíthet nekünk abban, hogy gyorsan kiszűrjük azokat a gyógyszereket, amelyek valószínűleg szívfejlődési rendellenességeket generálnak, és irányadó döntéseket hozhatunk arról, hogy mely gyógyszerek veszélyesek a terhesség alatt”. A kutatás 2015 márciusában jelent meg a Nature Communications

Minikidney

Ausztrál tudósok egy csoportja először növesztett minivese, őssejteket differenciálva olyan szervet, amelyben a vesesejtek három különböző típusa található. A kutatók a normális vesefejlődést követő folyamat során növesztették az organoidot. A képen a három szín a vesesejtek azon típusait jelöli, amelyek a “nefronokat”, a vesén belüli különböző struktúrákat alkotják.

Minilung

Más intézmények kutatói együttműködve növesztettek 3D-s tüdőorganoidokat, amelyekben hörgők, vagyis légúti struktúrák és tüdőzsákok alakultak ki. “Ezek a minilungok képesek utánozni a valódi szövetek reakcióit, és jó modellként szolgálnak majd annak tanulmányozására, hogy a szervek formája hogyan változik a betegségek hatására, és hogyan reagálhatnak új gyógyszerekre” – mondta Jason R. Spence, a tanulmány vezető szerzője, a University of Michigan Medical School belgyógyászat és sejt- és fejlődésbiológia adjunktusa közleményében. A minilungok több mint 100 napig éltek a laboratóriumban.

Ministomach

A petricsészében körülbelül egy hónapig tenyésztett minililusok “ovális alakú, üreges szerkezeteket” alkottak, amelyek hasonlítanak a gyomor két szakaszának egyikére – mondta Jim Wells, a tanulmány társszerzője és a Cincinnati Gyermekkórház Orvosi Központjának fejlődésbiológiai professzora. Wells a Live Science-nek elmondta, hogy az apró gyomrok, amelyek átmérője körülbelül 0,1 hüvelyk (3 milliméter), különösen hasznosak lennének a tudósok számára, akik egy bizonyos, gyomorbetegséget okozó baktérium hatásait tanulmányozzák. Ennek oka, hogy a baktérium másképp viselkedik az állati alanyokban, mondta.

Vagina

A The Lancet című folyóiratban 2014 áprilisában megjelent tanulmány a laboratóriumban növesztett vagina sikeres átültetéséről számolt be, amelyet a betegek sejtjeinek egy vagina alakú állványzaton való táplálásával hoztak létre. A néhány évvel korábban négy 13 és 18 év közötti lányon és fiatal nőn végzett transzplantációk egy olyan veleszületett rendellenességet korrigáltak, amelyben a hüvely és a méh hiányzik vagy alulfejlett. A tinédzsereket a transzplantációk után nyolc éven át évente megvizsgálták, és ez idő alatt a szervek normálisan működtek, lehetővé téve a fájdalommentes közösülést.

Pénisz

A Wake Forest Institute for Regenerative Medicine tudósai nyúlsejteket használtak a pénisz erekciós szövetének növesztésére, a laboratóriumban növesztett péniszeket hím nyulakra ültették át, amelyek aztán sikeresen párosodtak. Az eljárás azonban még kísérleti stádiumban van, és az amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság jóváhagyására van szükség ahhoz, hogy a csapat kiterjeszthesse munkáját, és emberi szöveteket és alanyokat is bevonhasson. Az Egyesült Államok Fegyveres Erőinek Regeneratív Orvosi Intézete pénzt biztosít a tanulmányhoz, mivel a kutatás hasznára válhat a harcban ágyéksérülést szenvedett katonáknak.

Esophagus

Az oroszországi Krasznodarban, a Kuban Állami Orvosi Egyetemen egy nemzetközi tudóscsoport működő nyelőcsövet épített úgy, hogy őssejteket növesztettek egy állványzaton három héten át; majd sikeresen beültették a szervet patkányokba. A tudósok 10 000 alkalommal felfújva és leeresztve tesztelték az új nyelőcső tartósságát, a mesterséges szerkezeteket 10 patkányba ültették be, és az állatok eredeti szerveinek akár 20 százalékát is helyettesítették.

Fül

Now hear this: A tudósok 3D nyomtatással emberi fület készítettek, és úgy tenyésztették ki, hogy a formába öntött fülformákat élő sejtekkel vonták be, amelyek a váz körül nőttek. A kutatók úgy hozták létre a fül alakú formát, hogy 3D-s szoftverrel modellezték egy gyermek fülét, majd a modellt elküldték egy 3D-s nyomtatónak. Miután a tudósok kezükben tartották a formát, élő fülsejtek és tehenekből származó kollagén koktélját fecskendezték bele, és “kipattant belőle egy fül” – számolt be a Live Science. A legyártott füleket ezután egy-három hónapra patkányokba ültették, miközben a tudósok értékelték a méret és az alak változását, ahogy a szervek növekedtek.