성숙한 개구리는 절단된 다리를 처음으로 다시 자라게 하여 장기 재생을 위한 돌파구로 표시하는 것으로 나타났습니다.
재건 손상되거나 누락된 부분을 다시 성장시키는 것을 의미합니다. 오르간 잔여 조직에서. 성인 인간은 정기적으로 재생되고 복구되는 간, 특히 피부와 같은 일부 기관을 성공적으로 재생할 수 있지만 불행히도 대부분의 인간 조직은 장기 재생 능력이 없습니다. 재생의학 분야는 우리 몸의 조직 재생을 다시 시작하는 방법을 찾는 것을 목표로 합니다. 이상적인 해결책은 자체 세포에서 조직(예: 사지)을 복원할 수 있는 중요한 경로를 설정하는 것입니다. 그러나 과학자들이 여전히 조직 재생의 미묘한 차이를 이해하려고 노력하고 있기 때문에 이는 간단한 경우가 아닙니다.
에 발표 된 연구에서 보고서 셀미국 Tuft University의 과학자들은 조직 재생 능력과 세포가 어떻게 협력하여 3차원 조직을 형성하는지 이해하는 것을 목표로 했습니다. 오르간. 그들은 일반적으로 재생되지 않는 동물의 조직 성장을 재현하기로 선택했으며 연구에서 일반적으로 사용되는 실험실 동물인 양서류(성체 수생 아프리카 발톱 개구리(Xenopus laevis))를 선택했습니다. 양서류는 인간과 마찬가지로 조직 재생 능력이 매우 제한되어 있습니다. 과학자들은 절단 부위에서 조직 생성을 다시 시작하고 성체 제노푸스 개구리의 뒷다리를 부분적으로 재생할 수 있는 장치를 성공적으로 설계했습니다.
절단된 팔다리의 재성장
먼저 착용할 수 있는 생물 반응기를 실리콘에 3D로 인쇄하고 하이드로겔로 채웠습니다. 다음으로, 치유와 재생을 촉진하는 것으로 알려진 이 하이드로겔 폴리머에 수화 실크 단백질을 배치했습니다. 일반적으로 월경, 임신, 모유 수유에 관여하는 것으로 알려진 호르몬인 프로게스테론(신경 스테로이드)이 추가되었습니다. 프로게스테론은 또한 신경 혈관 및 기타 조직의 복구를 촉진하는 데 관여합니다. 개구리는 실험군, 대조군, 모의군으로 나눴다. 대조 그룹과 가짜 그룹에서 생물 반응기 장치는 사지 절단 직후 개구리에 봉합되었습니다. 실험 그룹에서 프로게스테론은 생물 반응기에 의해 절단 부위로 방출되었습니다. 장치는 24시간 후에 제거되었습니다. 그 후 개구리는 몇 달 동안 일상적으로 관찰되었습니다. 대조군과 가짜 그룹의 개구리는 절단 부위에 얇은 연골 스파이크가 발생했으며 이는 조직 재생이 도움 없이 진행되는 경우 정상입니다. 생물 반응기 장치가 더 큰 사지 재생을 유발하고 개구리가 거의 완전히 형성된 사지에 가까운 더 구조화된 패들 모양의 부속기를 재생시키는 것은 실험 그룹의 개구리에서만 볼 수 있었습니다. 이것은 보조 조직 재생을 나타냅니다. 눈에 띄는 차이는 생물 반응기 장치가 주변에 지원 환경을 생성했음을 시사하는 몇 주 내에 눈에 띄게 나타났습니다. 상처 조직이 자랄 수 있도록 하기 위해 – 조직이 자궁 내부의 배아에서 자라는 것과 유사합니다. 생물반응기로부터의 짧은 프로게스테론 전달(24시간 동안만 배치)은 몇 개월 동안 연조직과 뼈의 성장을 촉발했습니다. 재생된 구조의 조직학 분석 및 분자 검사에서 이 팔다리가 더 두껍고 뼈, 신경 분포 및 혈관이 더 발달되어 있음이 밝혀졌습니다. 프로게스테론으로 치료한 동물도 대조군과 가짜 그룹보다 더 활동적이었습니다.
팔다리의 성장은 약 XNUMX개월 후에 멈췄지만 손가락과 발가락의 일반적인 성장 이하로 이어졌습니다. 다시 자란 팔다리는 뼈의 부피와 밀도, 주요 혈관, 잘 설정된 신경을 가졌으며 절단되지 않은 정상적인 개구리가 원래의 팔다리를 사용하는 것과 유사하게 수영할 수도 있습니다. RNA 시퀀싱 및 전사체 분석은 절단 부위의 세포에서 유전자 발현이 생물반응기에 의해 변형되었음을 보여주었다. 따라서 산화 스트레스 및 백혈구 활성과 관련된 유전자는 활성(상향 조절)되었고 일부는 하향 조절되었습니다. 흉터와 면역 반응도 감소하여 재생 과정을 방해했을 손상에 대한 신체의 자연적인 반응을 약화시켜 재생이 진행되도록 했습니다.
미래
이 연구는 장기적인 성장으로 이어질 킥스타트 또는 트리거 프로그램을 정의하는 논리를 기반으로 합니다. 세포 자극의 새로운 모델이라고 할 수 있습니다. 이전 연구에 따르면 생쥐는 정상적인 상황에서 절단된 손가락 끝을 부분적으로 재생할 수 있지만 수생 동물이 아니며 보호할 물이 없기 때문에 양서류와 달리 생쥐의 과정은 민감한 재생 세포가 다시 단단한 표면에 노출되고 다시. 척추동물의 재생 접근법은 포유류와 인체에 적용할 수 있어야 하며 머지않아 우리는 장기 이식이나 암에 이르기까지 모든 종류의 부상에 사용할 수 있는 복잡한 장기를 재생할 수 있을 것입니다.
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출처
Herrera-Rincon C et al. 2018. 웨어러블 생물 반응기를 통한 프로게스테론의 짧은 국소 적용은 성인 Xenopus Hindlimb에서 장기 재생 반응을 유도합니다. 보고서 셀. 25(6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
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