Alai

Labbodlade delar

Att återskapa en saknad lem är ingen stor grej – för en sjöstjärna eller en salamander, varelser som är välkända för att använda regenerativa superkrafter för att ersätta saknade armar och svansar. Men de är inte de enda djuren som kan återuppbygga kroppsdelar som förstörts eller skadats. Hjortar kan återskapa så mycket som 66 lbs. (30 kg) av en hornstam på bara tre månader. Zebrafiskar kan återskapa sina hjärtan, medan plattmaskar har visat att de kan återskapa sina egna huvuden.

För människor är dock det som är förlorat förlorat – eller är det?

Individuella celler i din kropp ersätts ständigt när de slits ut, en process som avtar med åldrandet men fortsätter under hela människans livstid. Du kan till och med observera denna frekventa och synliga förnyelse i ett av dina organ: din hud. Faktum är att människor tappar hela sitt yttre hudlager varannan till var fjärde vecka, vilket innebär att de förlorar ungefär 510 gram hudceller per år, enligt American Chemical Society.

Hursomhelst, regenerering av kompletta organ och kroppsdelar, vilket är vanligt förekommande bland ”Doctor Who’s” Time Lords, ligger utanför den mänskliga biologins räckvidd. Men under de senaste åren har forskare framgångsrikt odlat en rad mänskliga kroppsstrukturer, liknande strukturer som framgångsrikt har testats på djur och småskaliga mänskliga organ som kallas ”organoider”, vilka används för att studera mänskliga organs funktion och struktur på en detaljnivå som tidigare var omöjlig. Här är några aktuella exempel:

Fallopier

Med hjälp av stamceller odlade forskare från Max Planck-institutet för infektionsbiologi i Berlin fram det innersta cellskiktet i mänskliga äggledare, de strukturer som förbinder äggstockarna och livmodern. I ett uttalande som offentliggjordes den 11 januari beskriver forskarna de resulterande organoiderna som att de delar de egenskaper och former som är specifika för fullstora äggledare.

Minihjärna

En laboratorieodlad hjärna som är lika stor som ett suddgummi har odlats från hudceller av forskare från Ohio State University (OSU) och är strukturellt och genetiskt lik hjärnan hos ett fem veckor gammalt mänskligt foster. Organoiden beskrivs som ”en hjärnförändrare” av företrädare för OSU i ett uttalande den 18 augusti och har fungerande neuroner med signalbärande förlängningar som axoner och dendriter. På fotot av minihjärnan identifierar etiketter strukturer som vanligtvis finns i en fosterhjärna.

Minihjärta

Forskare uppmanade stamceller att utvecklas till hjärtmuskel och bindväv, och sedan organisera sig till små kamrar och ”slå”. I en video av prestationen slår hjärtmuskelcellerna (markerade med rött i mitten) medan bindväv (grön ring) fäster minihjärtat i skålen där det växte. Kevin Healy, professor i bioteknik vid University of California, Berkeley, och medförfattare till studien, säger i ett uttalande. ”Den här tekniken kan hjälpa oss att snabbt screena för läkemedel som sannolikt genererar hjärtfel vid födseln och vägleda beslut om vilka läkemedel som är farliga under graviditeten.” Forskningen publicerades i mars 2015 i tidskriften Nature Communications

Minikidney

Ett team av australiensiska forskare odlade för första gången en minikidney, där de differentierade stamceller för att bilda ett organ med de tre olika typerna av njurceller. Forskarna odlade organoiden i en process som följde den normala njurutvecklingen. I bilden representerar de tre färgerna de typer av njurceller som bildar ”nefroner”, de olika strukturerna i njuren.

Minilung

Forskare från flera institutioner samarbetade för att odla fram 3D-organoider av lungor som utvecklade bronkier, eller luftvägsstrukturer, och lungsäckar. ”Dessa minilungor kan efterlikna reaktioner från riktiga vävnader och kommer att vara en bra modell för att studera hur organformer förändras vid sjukdom och hur de kan reagera på nya läkemedel”, säger Jason R. Spence, förste författare till studien och biträdande professor i internmedicin och cell- och utvecklingsbiologi vid University of Michigan Medical School, i ett uttalande. Minilungarna överlevde i labbet i mer än 100 dagar.

Ministomage

Ministomage som tog ungefär en månad att odla i en petriskål bildade ”ovala, ihåliga strukturer” som liknar en av magsäckens två sektioner, säger Jim Wells, medförfattare till studien och professor i utvecklingsbiologi vid Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. Wells berättade för Live Science att de små magarna, som mäter cirka 3 millimeter i diameter, skulle vara särskilt användbara för forskare som studerar effekterna av en viss bakterie som orsakar magsjuka. Detta beror på att bakterierna beter sig annorlunda i djurförsökspersoner, sade han.

Vagina

I april 2014 beskrevs i en studie som publicerades i tidskriften The Lancet de framgångsrika transplantationerna av labbodlade vaginor, som skapats genom att patienternas celler vårdats på en vaginaförmad ställningsform. Transplantationerna, som genomfördes flera år tidigare på fyra flickor och unga kvinnor mellan 13 och 18 år, korrigerade en medfödd defekt där slidan och livmodern saknas eller är underutvecklade. Tonåringarna undersöktes årligen under åtta år efter transplantationerna, och under denna tid fungerade organen normalt och möjliggjorde smärtfritt samlag.

Penis

Vetenskapsmän vid Wake Forest Institute for Regenerative Medicine använde kaninceller för att odla fram erektilvävnad för penis, och transplanterade de labbodlade penisarna på manliga kaniner, som sedan parade sig framgångsrikt. Men processen befinner sig fortfarande på experimentstadiet, och det krävs ett godkännande från den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten för att teamet ska kunna utvidga sitt arbete och införliva mänsklig vävnad och försökspersoner. U.S. Armed Forces Institute of Regenerative Medicine tillhandahåller pengar till studien, eftersom forskningen skulle kunna gynna soldater som drabbats av ljumskskador i strid.

Esofagus

Vid Kuban State Medical University i Krasnodar, Ryssland, konstruerade ett internationellt forskarlag en fungerande matstrupe genom att odla stamceller på en ställning i tre veckor; de implanterade sedan framgångsrikt organet i råttor. Forskarna testade den nya matstrupen för hållbarhet genom att blåsa upp och tappa luft 10 000 gånger, implantera de konstgjorda strukturerna i 10 råttor och ersätta upp till 20 procent av djurens ursprungliga organ.

Öron

Hör nu detta: Forskare har 3D-printat mänskliga öron och odlat dem genom att belägga gjutna öronformer med levande celler som växte runt ramen. Forskarna skapade den öronformade formen genom att modellera ett barns öra med hjälp av 3D-programvara och sedan skicka modellen till en 3D-skrivare. När forskarna hade formen i handen injicerade de den med en cocktail av levande öronceller och kollagen från kor, och ”ett öra poppade ut”, rapporterar Live Science. De tillverkade öronen implanterades sedan på råttor i en till tre månader medan forskarna utvärderade förändringar i storlek och form när organen växte.