211service.com
Vīruss, kas atjauno bojātus nervus
Vīrusi, kas atdarina atbalsta nervu audus, kādreiz var palīdzēt atjaunot ievainotās muguras smadzenes. Lai gan citi audu inženierijas materiāli ir jāsintezē un jāveido laboratorijā, ģenētiski modificētiem vīrusiem ir priekšrocība, ka tie paši replikējas un paši savācas. Tos var veidot tā, lai uz to virsmām ekspresētu šūnām draudzīgas olbaltumvielas, un ar nelielu pierunāšanu tos var izveidot sarežģītās audu struktūrās. Sākotnējie pētījumi liecina, ka sastatnes, kas izgatavotas, izmantojot vīrusa veidu, ko sauc par bakteriofāgu (vai fāgu), kas inficē baktērijas, bet nevar iebrukt dzīvnieku šūnās, var atbalstīt nervu šūnu augšanu un organizāciju.
Vīrusu sastatnes: Šī šķiedra ir izgatavota no miljardiem vīrusu, un tā tiek pētīta kā audu inženierijas sastatnes. Šķiedra palīdz cilmes šūnām pāraugt neironos.
Pētnieki, kas strādā pie audu inženierijas, cer, ka galu galā varēs izmantot paša pacienta šūnas, lai audzētu bojāto sirds, aknu un nervu aizstājējus. Taču ķermeņa audu struktūras un funkciju atdarināšana ir izrādījusies sarežģīta. Atbalsta, šķiedrainu proteīnu matricas uztur sirds, plaušu un citu ķermeņa audu šūnas. Šīs sastatnes nodrošina gan strukturālu atbalstu, gan ķīmiskus signālus, kas nodrošina orgāna vai nervu audu pareizu darbību.
Daži bioloģiskie inženieri izmanto sastatnes, kas izgatavotas no polimēriem, lai mēģinātu atdarināt reālu audu atbalsta matricu. Seung-Vuks Lī , Kalifornijas Universitātes Bērklijā bioinženieris ir pievērsies vīrusiem. Viņš saka, ka vīrusi ir viedi materiāli. Kad esat izveidojis genomu, jūs varat izveidot miljardus fāgu, un tie ir pašizveidojoši materiāli. Fāgs, ar kuru Lī strādā, ko sauc par M13, ir garš un plāns, tāpat kā proteīna šķiedras, kas veido šūnu matricas ķermeņa iekšienē.
Pirmkārt, Lī un viņa kolēģe Anna Merzļaka ģenētiski izstrādāja M13, lai uz viņu ārējā apvalka parādītu nerviem draudzīgus proteīnus. Ir zināms, ka šie proteīni palīdz nervu šūnām vairoties, pieķerties un izstiepties garās šķiedras formās. Pēc tam pētnieki audzēja lielu skaitu vīrusu baktēriju šūnu saimniekos un iemeta tos šķīdumā, kas satur nervu cilmes šūnas. Šīs šūnas ir pilnīgāk attīstītas nekā cilmes šūnas, taču tās joprojām ir jaunas, un tām ir nepieciešama pierunāšana, lai veidotu jaunus audus. Šķīdumā vīrusi izlīdzinās kā šķidrais kristāls, saka Lī. Viņš un Merzļaks izmantoja pipetes, lai injicētu šķīdumu agarā, Jell-O līdzīgā šūnu kultūras barotnē, radot garas, nerviem līdzīgas vīrusa šķiedras, kas mijas ar šūnām. Pēc tam cilmes šūnas savairojās un izaudzēja neironiem raksturīgos garos zarus. Lī saka, ka fāgi ir labi piemēroti garu, šķiedru līdzīgu struktūru, piemēram, nervu audu, veidošanai, taču tos var izveidot arī sarežģītākās struktūrās, mainot to koncentrāciju vai manipulējot ar to pozīciju ar magnētisko lauku.
Lī nav pirmais, kurš izmanto vīrusu kā inženiertehnisko materiālu. Citi pētnieki ir izmantojuši to pašu vīrusu, lai izveidotu akumulatoru elektrodus. Vīrusa izmantošanu šādā veidā aizsāka Andžela Belčere , tagad Materiālu zinātnes un inženierzinātņu un bioloģiskās inženierijas profesors MIT, un viņš bija Lī absolventa darba pamatā, kamēr viņš atradās savā laboratorijā. Ģenētiski modificētos fāgus jau ir apstiprinājusi ASV Pārtikas un zāļu pārvalde kā antibakteriālu pārtikas konservantu izmantošanai pusdienu gaļā, piemēram, Boloņā. Fāgi tiek pētīti arī kā potenciāls līdzeklis hronisku bakteriālu infekciju ārstēšanai.
MIT institūta profesors Roberts Langers saka, ka Lī darbs ir interesants no materiālu viedokļa, taču viņš brīdina, ka tā praktiskums ir jānosaka, izmantojot in vivo pētījumus.
Lī saka, ka viņa grupa plāno turpmāk noteikt fāgu sastatņu drošību dzīviem dzīvniekiem. M13 ir labs drošības līmenis, un tas nespēj inficēt cilvēkus. Tomēr Bērklija pētniekiem būs jāizpēta, kā dzīvnieka imūnsistēma reaģē uz vīrusu sastatnēm, un jāpierāda, ka tie veicina nervu atjaunošanos, nonākot ķermenī. Lī cer, ka vīrusu sistēma galu galā tiks izmantota neironu atjaunošanai pacientiem ar muguras smadzeņu traumām.