Как учени успяха да отгледат функциониращи мускули в епруветка
От няколко години екипът на проф. Ненад Бурсач от Университета " Дюк " в Съединени американски щати работи по култивирането на мускулни кафези в лабораторни условия. През 2015 година учените се приближават до задачата, като съумяват да възпроизведат функциониращи изкуствени кафези от същински човешки мускулни кафези, само че едвам в края на 2017 година реализират и истинската си цел - да ги основат " от нулата ".
Революционният способ на Бурсач може да помогне в лекуването на редица генетични и хронични болести, свързани с мускулна дистрофия, в това число заболяването на Хънтингтън и диабет. Научната разработка е оповестена в първата седмица на 2018 година в журнала Nature и е представена от списанието " Уайърд ".
Раз, два...
Мускулните кафези в човешкото тяло са три типа - скелетни, сърдечни и гладки. В лабораторията по биомедицинско инженерство на " Дюк " работят съответно върху скелетните - тези, с помощта на които човешкото тяло прави волеви придвижвания. Съкращението на другите два типа е неволево, т.е. неконтролируемо и това не са тъканите, от които са формирани да вземем за пример бицепсът и трицепсът. Трудността в репликирането на скелетните мускулни кафези идва от това, че с изключение на просто да съществуват, би трябвало да " умеят " и да реагират на разнообразни външни импулси и тласъци.
При предходните опити учените взимали биопсия с размерите на грахово зърно от естествената мускулна тъкан на човек и по-късно отглеждали нови идентични кафези, употребявайки същата основа. Но този способ при пациенти с мускулна дистрофия, при които и без инвазивната интервенция на учените мускулите понижават и изчезват, не е нито желан, нито мечтан, нито пък е етичен, разяснява ръководителят на лабораторията по биомедицинско инженерство Ненад Бурсач. Освен това се оказало, че посредством биопсия развъждането на нови кафези става прекомерно постепенно и трудоемко.
...засилка...
Целта на учените била да намерят други кафези, които да свършат същата работа, само че по-щадящо за пациентите и по-бързо за задачите на евентуалното изследване и лекуване. Разбира се - концентрирали се върху стволовите. Безвредно за участниците в опита извлекли огромни количества кожни и кръвни кафези, които препрограмирали в стволови, по-късно - и в мускулни.
Използвали плурипотентни стволови кафези (такива, които могат да се трансформират в доста други типове клетки) и генетично ги програмирали да създават огромни количества протеин, наименуван Pax-7. Това ги трансформирало в преходни миогенни тела, които след известно време добиват формата и функционалностите на зрели, съкращаващи се мускулни кафези.
Постигането на функционалност на една независимата клетка обаче не е задоволително. За да произведат цели работещи мускулни нишки, на учените са им нужни милиони такива кафези, подредени в характерна форма. Отнело им към пет седмици да създадат от единичната клетка към 1000 нови преходни миогенни кафези, само че пък оттова относително бързо прогресирали до милиони и милиарди.
" Заготовките " по-късно били излети в цилиндрични калъпи, направени от гел от естествения белтък фибрин, който се съдържа в огромни количества в кръвта. Там те узрели и се свързали между тях, формирайки триизмерната конструкция на мускулното влакно.
...скок!
След това, с цел да ревизират дали изкуствените нишки в действителност работят, Бурсач и сътрудниците му ги трансплантирали в гърбовете на мишки, и оставили дребни отвори, покрити с транспарантен материал, през които да ги следят. Тъканите освен оживели, само че даже се приспособили и вписали идеално измежду останалите естествени муслкулни нишки на мишките. Следили жизнеността и интензивността им от самото начало - изглеждали и се държали напълно като същински.
Учените разкрили и още една радостна дарба на лабораторните мускулни кафези, сходна на същинските - да се регенерират. В изкуствените нишки се формирали специфични депа от кафези, от които тъканите черпели нови кафези за възобновяване след натоварване или контузия. При опитите за възпроизводство на кафези от биопсии тези депа били доста нищожни и нефункционални, до момента в който със стволовите опити запасите били изобилни.
И отново.
Обаче изкуствените мускулни нишки от стволови кафези имат една уязвимост, по която в този момент ще работят Бурсач и екипът му. Проблемът е безусловно в слабостта им или в дребната мощ, която съумяват да генерират - те са по-незрели и по-немощни от естествените нишки, а също и от тези, отгледани от биопсия.
Според ръководителя на плана обаче това не пречи на научните цели, за които ще се употребяват към този момент тези изкуствени тъкани. С тях биомедицинските инженери ще могат да изследват всяка мускулно дегенеративна болест от близко, както и да опитват с генетични и регенеративни лечения, само че без да се постанова страдащите от сходни болести да подаряват от плътта си.
Революционният способ на Бурсач може да помогне в лекуването на редица генетични и хронични болести, свързани с мускулна дистрофия, в това число заболяването на Хънтингтън и диабет. Научната разработка е оповестена в първата седмица на 2018 година в журнала Nature и е представена от списанието " Уайърд ".
Раз, два...
Мускулните кафези в човешкото тяло са три типа - скелетни, сърдечни и гладки. В лабораторията по биомедицинско инженерство на " Дюк " работят съответно върху скелетните - тези, с помощта на които човешкото тяло прави волеви придвижвания. Съкращението на другите два типа е неволево, т.е. неконтролируемо и това не са тъканите, от които са формирани да вземем за пример бицепсът и трицепсът. Трудността в репликирането на скелетните мускулни кафези идва от това, че с изключение на просто да съществуват, би трябвало да " умеят " и да реагират на разнообразни външни импулси и тласъци.
При предходните опити учените взимали биопсия с размерите на грахово зърно от естествената мускулна тъкан на човек и по-късно отглеждали нови идентични кафези, употребявайки същата основа. Но този способ при пациенти с мускулна дистрофия, при които и без инвазивната интервенция на учените мускулите понижават и изчезват, не е нито желан, нито мечтан, нито пък е етичен, разяснява ръководителят на лабораторията по биомедицинско инженерство Ненад Бурсач. Освен това се оказало, че посредством биопсия развъждането на нови кафези става прекомерно постепенно и трудоемко.
...засилка...
Целта на учените била да намерят други кафези, които да свършат същата работа, само че по-щадящо за пациентите и по-бързо за задачите на евентуалното изследване и лекуване. Разбира се - концентрирали се върху стволовите. Безвредно за участниците в опита извлекли огромни количества кожни и кръвни кафези, които препрограмирали в стволови, по-късно - и в мускулни.
Използвали плурипотентни стволови кафези (такива, които могат да се трансформират в доста други типове клетки) и генетично ги програмирали да създават огромни количества протеин, наименуван Pax-7. Това ги трансформирало в преходни миогенни тела, които след известно време добиват формата и функционалностите на зрели, съкращаващи се мускулни кафези.
Постигането на функционалност на една независимата клетка обаче не е задоволително. За да произведат цели работещи мускулни нишки, на учените са им нужни милиони такива кафези, подредени в характерна форма. Отнело им към пет седмици да създадат от единичната клетка към 1000 нови преходни миогенни кафези, само че пък оттова относително бързо прогресирали до милиони и милиарди.
" Заготовките " по-късно били излети в цилиндрични калъпи, направени от гел от естествения белтък фибрин, който се съдържа в огромни количества в кръвта. Там те узрели и се свързали между тях, формирайки триизмерната конструкция на мускулното влакно.
...скок!
След това, с цел да ревизират дали изкуствените нишки в действителност работят, Бурсач и сътрудниците му ги трансплантирали в гърбовете на мишки, и оставили дребни отвори, покрити с транспарантен материал, през които да ги следят. Тъканите освен оживели, само че даже се приспособили и вписали идеално измежду останалите естествени муслкулни нишки на мишките. Следили жизнеността и интензивността им от самото начало - изглеждали и се държали напълно като същински.
Учените разкрили и още една радостна дарба на лабораторните мускулни кафези, сходна на същинските - да се регенерират. В изкуствените нишки се формирали специфични депа от кафези, от които тъканите черпели нови кафези за възобновяване след натоварване или контузия. При опитите за възпроизводство на кафези от биопсии тези депа били доста нищожни и нефункционални, до момента в който със стволовите опити запасите били изобилни.
И отново.
Обаче изкуствените мускулни нишки от стволови кафези имат една уязвимост, по която в този момент ще работят Бурсач и екипът му. Проблемът е безусловно в слабостта им или в дребната мощ, която съумяват да генерират - те са по-незрели и по-немощни от естествените нишки, а също и от тези, отгледани от биопсия.
Според ръководителя на плана обаче това не пречи на научните цели, за които ще се употребяват към този момент тези изкуствени тъкани. С тях биомедицинските инженери ще могат да изследват всяка мускулно дегенеративна болест от близко, както и да опитват с генетични и регенеративни лечения, само че без да се постанова страдащите от сходни болести да подаряват от плътта си.
Източник: dnevnik.bg
КОМЕНТАРИ