Alai

Părți cultivate în laborator

Creșterea unui membru lipsă nu este mare lucru – pentru o stea de mare sau o salamandră, creaturi care sunt bine cunoscute pentru că folosesc „superputeri” regenerative pentru a înlocui brațele și cozile lipsă. Dar acestea nu sunt singurele animale care pot reconstrui părți ale corpului care sunt distruse sau deteriorate. Cerbii pot reînsemna până la 66 lbs. (30 kilograme) de coarne în doar trei luni. Peștii zebră își pot regenera inimile, în timp ce viermii plați au demonstrat că își pot regenera propriul cap.

Pentru oameni, însă, ceea ce este pierdut este pierdut – sau este?

Celulele individuale din corpul dumneavoastră sunt înlocuite în mod constant pe măsură ce se uzează, un proces care încetinește odată cu îmbătrânirea, dar care continuă pe tot parcursul vieții umane. Puteți observa această regenerare frecventă și vizibilă chiar și la nivelul unuia dintre organele dumneavoastră: pielea. De fapt, oamenii își pierd întregul strat exterior al pielii la fiecare două până la patru săptămâni, pierzând aproximativ 510 grame (18 uncii) de celule de piele pe an, potrivit Societății Americane de Chimie.

Cu toate acestea, regenerarea unor organe și părți complete ale corpului, o practică obișnuită în rândul Lorzilor Timpului din „Doctor Who”, este dincolo de domeniul de aplicare al biologiei umane. Însă, în ultimii ani, oamenii de știință au reușit să cultive cu succes o serie de structuri ale corpului uman, structuri similare care au fost testate cu succes pe animale și organe umane la scară mică, cunoscute sub numele de „organoizi”, care sunt folosite pentru a studia funcția și structura organelor umane la un nivel de detaliu care anterior era imposibil. Iată câteva exemple recente:

Tubele uterine

Utilizând celule stem, oamenii de știință de la Institutul Max Planck de Biologie a Infecțiilor din Berlin au cultivat stratul celular cel mai interior al trompelor uterine umane, structurile care conectează ovarele și uterul. Într-o declarație publicată la 11 ianuarie, cercetătorii descriu organoizii rezultați ca având caracteristici și forme specifice trompelor uterine în mărime naturală.

Minibrain

Un creier crescut în laborator, de mărimea unei gume de creion, a fost cultivat din celule de piele de către oamenii de știință de la Ohio State University (OSU) și este similar din punct de vedere structural și genetic cu creierul unui făt uman în vârstă de 5 săptămâni. Descris ca fiind „un schimbător de creiere” de către reprezentanții OSU într-o declarație din 18 august, organoidul are neuroni funcționali cu prelungiri purtătoare de semnal precum axoni și dendrite. În fotografia mini-creierului, etichetele identifică structuri care se găsesc în mod obișnuit într-un creier fetal.

Mini-inimă

Cercetătorii au determinat celulele stem să se dezvolte în mușchi cardiac și țesut conjunctiv, apoi să se organizeze în camere mici și să „bată”. Într-o înregistrare video a acestei realizări, celulele musculare cardiace (indicate cu roșu în centru) bat, în timp ce țesutul conjunctiv (inelul verde) fixează mini-inima de vasul în care a crescut. Kevin Healy, profesor de bioinginerie la University of California, Berkeley, și co-autor principal al studiului, a declarat într-un comunicat. „Această tehnologie ne-ar putea ajuta să depistăm rapid medicamentele susceptibile să genereze malformații cardiace congenitale și să ghidăm deciziile cu privire la ce medicamente sunt periculoase în timpul sarcinii.” Cercetarea a fost publicată în martie 2015 în revista Nature Communications

Minikidney

O echipă de oameni de știință australieni a crescut un minikidney, diferențiind celulele stem pentru a forma pentru prima dată un organ cu cele trei tipuri distincte de celule renale. Cercetătorii au cultivat organoidul într-un proces care a urmat dezvoltarea normală a rinichiului. În imagine, cele trei culori reprezintă tipurile de celule renale care formează „nefroni”, diferitele structuri din rinichi.

Minilung

Cercetătorii de la mai multe instituții au colaborat pentru a crește organoizi pulmonari 3D care au dezvoltat bronhii, sau structuri ale căilor respiratorii, și saci pulmonari. „Aceste miniloguri pot imita răspunsurile țesuturilor reale și vor fi un model bun pentru a studia modul în care organele formate se schimbă odată cu boala și cum ar putea răspunde la noi medicamente”, a declarat Jason R. Spence, autorul principal al studiului și profesor asistent de medicină internă și biologie celulară și de dezvoltare la Facultatea de Medicină a Universității din Michigan. Minilunii au supraviețuit în laborator timp de peste 100 de zile.

Ministomac

Ministomacul care a avut nevoie de aproximativ o lună pentru a fi cultivat într-o farfurie Petri a format „structuri goale, de formă ovală” care seamănă cu una dintre cele două secțiuni ale stomacului, a declarat Jim Wells, co-autor al studiului și profesor de biologie a dezvoltării la Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. Wells a declarat pentru Live Science că micile stomacuri, care măsoară aproximativ 3 milimetri (0,1 inci) în diametru, ar fi deosebit de utile pentru oamenii de știință care studiază efectele unei anumite bacterii care provoacă boli gastrice. Acest lucru se datorează faptului că bacteria se comportă diferit la subiecții de pe animale, a spus el.

Vagin

În aprilie 2014, un studiu publicat în revista The Lancet a descris transplanturile reușite de vagine crescute în laborator, create prin hrănirea celulelor pacientelor pe o schelă în formă de vagin. Transplanturile, efectuate cu câțiva ani înainte la patru fete și tinere cu vârste cuprinse între 13 și 18 ani, au corectat un defect congenital în care vaginul și uterul lipsesc sau sunt subdezvoltate. Adolescentele au fost examinate anual timp de opt ani după transplanturi, timp în care organele au funcționat normal, permițând relații sexuale fără dureri.

Penis

Cercetătorii de la Wake Forest Institute for Regenerative Medicine au folosit celule de iepure pentru a crește țesut erectil penian, transplantând penisurile crescute în laborator pe iepuri masculi, care apoi s-au împerecheat cu succes. Dar procesul se află încă în stadii experimentale, iar pentru ca echipa să își extindă activitatea și să încorporeze țesut și subiecți umani este necesară aprobarea din partea US Food and Drug Administration. Institutul de Medicină Regenerativă al Forțelor Armate ale SUA oferă bani pentru acest studiu, deoarece cercetarea ar putea fi benefică pentru soldații care au suferit răni la inghinali în luptă.

Esofagul

La Universitatea Medicală de Stat Kuban din Krasnodar, Rusia, o echipă internațională de oameni de știință a construit un esofag funcțional prin cultivarea de celule stem pe o schelă timp de trei săptămâni; apoi au implantat cu succes organul la șobolani. Oamenii de știință au testat durabilitatea noului esofag umflându-l și dezumflându-l de 10.000 de ori, implantând structurile artificiale la 10 șobolani și înlocuind până la 20 la sută din organele originale ale animalelor.

Oreche

Acum ascultați asta: Oamenii de știință au imprimat 3D urechi umane, cultivându-le prin acoperirea formelor de urechi turnate cu celule vii care au crescut în jurul cadrului. Cercetătorii au creat matrița în formă de ureche modelând urechea unui copil cu ajutorul unui software 3D și apoi trimițând modelul la o imprimantă 3D. Odată ce oamenii de știință au avut matrița în mână, au injectat-o cu un cocktail de celule de ureche vii și colagen de la vaci și „a ieșit o ureche”, a relatat Live Science. Urechile fabricate au fost apoi implantate pe șobolani timp de una până la trei luni, în timp ce oamenii de știință au evaluat schimbările de mărime și formă pe măsură ce organele creșteau.