MDT图片显示伤口接受了新治疗。 (N. Murugan等,《科学进步》,2022年)
我们的身体将我们与世界联系起来。当人们因疾病或创伤性伤害而失去身体的部分类似于失去亲人的悲伤。
他们的个人损失感是合理的,因为与sal或狡猾的漫画人物死池,成人人体组织通常不会再生 - 肢体损失是永久且不可逆的。
还是?
虽然取得了重大进展假肢和仿生技术为了替换四肢失去的四肢,他们还无法恢复触摸感,最大程度地减少幻影疼痛的感觉或与天然四肢的能力相匹配。如果不重建肢体本身,一个人将无法感受到亲人或太阳的温暖。
我们的期刊的最新研究科学进步表明,我们设计的仅24小时的治疗足以再生青蛙中功能齐全的触觉和触摸敏感的四肢。
启动再生
在非常早期的开发过程中,最终将成为四肢和器官的细胞使用一组精确的解剖结构。化学,生物力学和电信号。
在考虑再生四肢的方法中,我们认为要求细胞重复他们在早期开发过程中所做的事情要容易得多。因此,我们寻找方法来触发伤口部位的细胞的“在这里建立任何通常在这里的信号”。
但是,这样做的主要挑战之一是弄清楚如何创建一个鼓励身体而不是再生的环境形成疤痕。
尽管疤痕有助于保护受伤的组织免受进一步损害,但它们也以防止再生的方式改变了细胞环境。
一些水生动物,例如axolotl掌握了没有疤痕形成的没有疤痕的再生。甚至在早期人类发展中羊膜囊提供可以促进再生机制的环境。
我们假设,在受伤时,开发类似的环境可能会覆盖疤痕的形成,并使身体能够重新激活休眠的再生信号。
为了实现这个想法,我们开发了一种由丝绸水凝胶作为创建一个孤立的腔室进行再生的一种方式,通过阻止其他信号,该信号指导身体发展疤痕或经历其他过程。然后,我们用五种参与正常动物发育和组织生长的鸡尾酒加载了该设备。
我们选择使用非洲爪蛙,一种在动物研究中常用的物种,像人类一样,在成年期不会再生四肢。
我们将设备连接到一个腿部树桩上24小时。然后,我们卸下了设备,并观察了肢体丢失的位点如何随时间变化。
在18个月的时间里,我们惊讶地发现,青蛙能够再生它们的腿,包括具有明显神经,骨骼和血管再生的指形的指突。
四肢还对轻压做出了反应,这意味着它们具有恢复的触觉,并使青蛙恢复了正常的游泳行为。
给予该设备但没有药物鸡尾酒的青蛙的肢体再生有限,而没有太多功能恢复。
没有用该设备或药物鸡尾酒处理的青蛙并没有再生它们的四肢,留下对触摸和功能障碍不敏感的树桩。
有趣的是,用设备处理的青蛙的四肢和药物鸡尾酒并非完美地重建。例如,骨骼有时会分散。但是,新肢体的不完整性告诉我们,可能缺少其他关键分子信号,并且仍可以优化治疗的许多方面。
一旦我们确定了这些信号,将其添加到药物治疗中可能会在将来完全逆转肢体损失。
再生医学的未来
创伤性伤害是美国人死亡和残疾的主要原因之一。严重伤害的肢体损失是最常见的来源终身残疾。
这些创伤性伤害通常是由汽车事故,运动伤害,代谢疾病的副作用引起的,例如甚至战场受伤。
解码和觉醒的休眠信号的可能性使身体能够再生的一部分是医学中的变革性边界。
超越四肢繁殖,在中风后心脏病发作或脑组织后再生心脏组织可以延长生命并大大提高其质量。我们的治疗尚未准备好在人类中使用,我们只知道在受伤后立即使用时起作用。
但是,揭示和理解允许细胞再生的信号意味着患者可能不必等待科学家真正理解在对其进行处理之前如何构建复杂器官的所有复杂性。
再次使一个人整体不仅意味着更换肢体。这也意味着恢复他们的触摸感和功能。现在,再生医学中的新方法开始确定如何可能。
迈克尔·莱文,生物学教授,塔夫茨大学;大卫·卡普兰(David Kaplan),生物医学工程教授,塔夫茨大学, 和Nirosha Murugan,生物学助理教授,阿尔戈马大学。