Alai

Części wyhodowane w laboratorium

Odrośnięcie brakującej kończyny to nic wielkiego – dla rozgwiazdy lub salamandry, stworzeń, które są dobrze znane z używania regeneracyjnych „supermocy”, aby zastąpić brakujące ramiona i ogony. Ale nie są one jedynymi zwierzętami, które potrafią odbudować zniszczone lub uszkodzone części ciała. Jelenie mogą ponownie wyhodować aż 66 funtów. (30 kilogramów) poroża w ciągu zaledwie trzech miesięcy. Zebrafish może odrastać ich serca, podczas gdy płazińce wykazały, że mogą regenerować swoje własne głowy.

Dla ludzi jednak to, co stracone, jest stracone – a może jednak?

Poszczególne komórki w twoim ciele są stale wymieniane w miarę ich zużywania się, proces ten zwalnia wraz ze starzeniem się, ale trwa przez całe życie człowieka. Tę częstą i widoczną regenerację można zaobserwować nawet w jednym z narządów: w skórze. W rzeczywistości ludzie zrzucają całą zewnętrzną warstwę skóry co dwa do czterech tygodni, tracąc około 18 uncji (510 gramów) komórek skóry rocznie, według American Chemical Society.

Jednakże regeneracja kompletnych organów i części ciała, powszechna praktyka wśród Władców Czasu „Doktora Who”, wykracza poza zakres ludzkiej biologii. Jednak w ostatnich latach naukowcy z powodzeniem wyhodowali szereg struktur ludzkiego ciała, podobnych struktur, które zostały z powodzeniem przetestowane na zwierzętach, oraz małych organów ludzkich znanych jako „organoidy”, które są wykorzystywane do badania funkcji i struktury ludzkich organów na poziomie szczegółowości, który wcześniej był niemożliwy. Oto kilka najnowszych przykładów:

Rurki jajowodu

Używając komórek macierzystych, naukowcy z Max Planck Institute for Infection Biology w Berlinie wyhodowali najbardziej wewnętrzną warstwę komórkową ludzkich rurek jajowodu, struktur, które łączą jajniki i macicę. W oświadczeniu wydanym 11 stycznia, naukowcy opisują powstałe organoidy jako posiadające cechy i kształty charakterystyczne dla pełnowymiarowych jajowodów.

Minibrain

Wyhodowany w laboratorium mózg wielkości gumki ołówkowej został wyhodowany z komórek skóry przez naukowców z The Ohio State University (OSU) i jest strukturalnie i genetycznie podobny do mózgu 5-tygodniowego ludzkiego płodu. Opisany jako „zmieniacz mózgu” przez przedstawicieli OSU w oświadczeniu z 18 sierpnia, organoid posiada funkcjonujące neurony z przedłużeniami przenoszącymi sygnał, takimi jak aksony i dendryty. Na zdjęciu mini-mózgu, etykiety identyfikują struktury, które zazwyczaj znajdują się w mózgu płodu.

Miniheart

Badacze skłonili komórki macierzyste do rozwoju w mięsień sercowy i tkankę łączną, a następnie organizują się w maleńkie komory i „biją”. Na filmie z osiągnięcia, komórki mięśnia sercowego (oznaczone na czerwono w centrum) biją, podczas gdy tkanka łączna (zielony pierścień) zabezpiecza mini serce do naczynia, w którym rosło. Kevin Healy, profesor bioinżynierii z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i współautor badania, powiedział w oświadczeniu. „Ta technologia może pomóc nam szybko przesiać leki, które mogą generować wady wrodzone serca, i kierować decyzjami o tym, które leki są niebezpieczne w czasie ciąży”. Badania zostały opublikowane w marcu 2015 roku w czasopiśmie Nature Communications

Minikidney

Zespół australijskich naukowców wyhodował minikidney, różnicując komórki macierzyste, aby po raz pierwszy utworzyć organ z trzema odrębnymi typami komórek nerki. Naukowcy wyhodowali organoid w procesie, który podążał za normalnym rozwojem nerki. Na obrazie, trzy kolory reprezentują typy komórek nerki, które tworzą „nefrony”, różne struktury w obrębie nerki.

Minilung

Badacze z kilku instytucji współpracowali w celu wyhodowania organoidów płuc 3D, które rozwinęły oskrzela, czyli struktury dróg oddechowych, oraz worki płucne. „Te minilungi mogą naśladować reakcje prawdziwych tkanek i będą dobrym modelem do badania, jak narządy zmieniają się z chorobą i jak mogą reagować na nowe leki”, Jason R. Spence, starszy autor badania i adiunkt medycyny wewnętrznej i biologii komórki i rozwoju na University of Michigan Medical School, powiedział w oświadczeniu. Minilungi przetrwały w laboratorium przez ponad 100 dni.

Ministomach

Ministomachs, które zajęły około jednego miesiąca do uprawy w szalce Petriego utworzyły „owalne w kształcie, puste struktury” przypominające jedną z dwóch sekcji żołądka, powiedział Jim Wells, współautor badania i profesor biologii rozwojowej w Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. Wells powiedział Live Science, że maleńkie żołądki, które mierzyły około 0,1 cala (3 milimetry) średnicy, byłyby szczególnie pomocne dla naukowców badających wpływ pewnej bakterii, która powoduje choroby żołądka. Dzieje się tak dlatego, że bakterie zachowują się inaczej u zwierząt, powiedział.

Pochwa

W kwietniu 2014 r. w badaniu opublikowanym w czasopiśmie The Lancet opisano udane przeszczepy laboratoryjnie wyhodowanych pochw, stworzonych dzięki pielęgnowaniu komórek pacjentek na rusztowaniu w kształcie pochwy. Przeszczepy, przeprowadzone kilka lat wcześniej u czterech dziewcząt i młodych kobiet w wieku od 13 do 18 lat, korygowały wadę wrodzoną, w której brakuje pochwy i macicy lub są one słabo rozwinięte. Nastolatki były badane corocznie przez osiem lat po przeszczepach, w tym czasie organy funkcjonowały normalnie, umożliwiając bezbolesne współżycie.

Penis

Naukowcy z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine użyli komórek króliczych do wyhodowania tkanki erekcyjnej prącia, przeszczepiając wyhodowane w laboratorium penisy na samce królików, które następnie z powodzeniem się rozmnażały. Ale proces jest nadal w fazie eksperymentalnej, a zatwierdzenie z US Food and Drug Administration jest wymagane dla zespołu, aby rozszerzyć swoją pracę i włączyć ludzkiej tkanki i podmiotów. Instytut Medycyny Regeneracyjnej Sił Zbrojnych USA zapewnia pieniądze na badania, ponieważ mogłyby one przynieść korzyści żołnierzom, którzy doznali urazów pachwiny w walce.

Przełyk

Na Kubańskim Państwowym Uniwersytecie Medycznym w Krasnodarze, w Rosji, międzynarodowy zespół naukowców skonstruował działający przełyk poprzez hodowanie komórek macierzystych na rusztowaniu przez trzy tygodnie; następnie z powodzeniem wszczepili ten organ szczurom. Naukowcy przetestowali nowy przełyk pod kątem trwałości, nadmuchując go i opróżniając 10 000 razy, wszczepiając sztuczne struktury 10 szczurom i zastępując do 20 procent oryginalnych organów zwierząt.

Ucho

Teraz posłuchaj tego: Naukowcy wydrukowali w 3D ludzkie uszy, kultywując je poprzez pokrycie uformowanych form uszu żywymi komórkami, które rosły wokół ramy. Naukowcy stworzyli formę w kształcie ucha, modelując ucho dziecka za pomocą oprogramowania 3D, a następnie wysyłając model do drukarki 3D. Kiedy naukowcy mieli już formę w ręku, wstrzyknęli do niej koktajl z żywych komórek ucha i kolagenu pochodzącego od krów, i „wyskoczyło ucho”, donosi Live Science. Sfabrykowane uszy zostały następnie wszczepione szczurom na okres od jednego do trzech miesięcy, podczas gdy naukowcy oceniali zmiany w rozmiarze i kształcie w miarę wzrostu narządów.