Hvordan forskere kan vokse organer - og hvad der holder dem tilbage

Begrebet regenerering har fascineret samfundet i årtier. Det fremstilles i Marvel- og DCU-universerne som en slags supermagt, hvilket giver karaktererne mulighed for at overleve selv de værre scenarier. Da berømte figurer som Deadpool er i stand til at genvækse hele lemmer, er det ikke underligt, at forskere er fascinerede nok til at undre sig over, hvordan man gentager en sådan evne. Jeg mener, forestil dig at være i stand til at hoppe tilbage fra at miste en arm. Vi behøver ikke længere at frygte amputation. Eller være i stand til blot at skære de dele af vores kroppe ud, der ikke fungerer korrekt, vel vidende om, at det ville vokse tilbage nøjagtigt, som det var før sygdommen?

Det er ikke magi længere, og det er heller ikke tophemmelighed. Svaret ligger i pluripotente stamceller. Disse celler er i stand til at duplikere sig selv og differentiere til andre celler, enhver celle i den menneskelige krop. Disse findes ofte i embryoner. Imidlertid har voksne en bestemt type stamcelle kendt som somatiske stamceller i deres hud. Disse celler er i stand til at duplikere sig selv, men kan kun blive hudceller, de mister deres specielle evne til at omdanne til noget.

Dette er grunden til at pluripotente stamceller er meget efterspurgte af forskere, da de kan differentiere sig til enhver celletype i den menneskelige krop. Ved hjælp af dette har vi det nøjagtige værktøj, der kan bruges til at redde potentielt millioner af liv, genvinde kropsdele og ordne degenererede organer, så hvorfor har vi ikke brugt det endnu?

Det kommer hovedsageligt ned på en ting: etik.

Tredimensionel model af blastocyst med den indre cellemasse synlig på bunden

Problemet

Før du diskuterer etik, er det vigtigt at forstå, hvor stamcellerne kommer fra i første omgang. Pluripotente stamceller kommer hovedsageligt fra donerede embryoner. Efter et æg er befrugtet, udvikler det sig til en blastocyst på 5 dage. Inden for denne blastocyst er der en lille klump af celler kendt som den indre cellemasse. Denne masse består af pluripotente stamceller, celler, der kan differentiere sig til enhver anden celletype.

De fleste kvinder beder lægerne befrugte flere æg, hvis nogle embryoner mislykkes ved at blive muterede eller dø. Men til sidst planter forskere kun et embryo i moders skød, så hvad sker der med resten?

Mange af dem bliver kasseret. Sundt eller ej.

Der findes andre muligheder, hvor mødre kan donere sunde embryoner, som andre kan bruge, lade dem være i opbevaring eller give dem til forskning. Imidlertid er embryoner, der ikke er levedygtige til transplantation, den overvejende mulighed, der overvejes til videnskab. Det er her spørgsmålet kommer ind. Mange mennesker ønsker ikke at donere embryoner til videnskaben, uanset om de er levedygtige eller ej.

I mange øjne ses donering af et embryo til videnskaben, hvad enten det kan vokse til et liv eller ej, i samme lys som abort. Emnet for, hvornår et embryo virkelig bliver et liv, er svært at måle, og for nogle ligger svaret ikke i videnskab, men kan ligge i religion, familieværdier eller andre områder. Dette har ført til, at mange stater og lande har indført stramme regler omkring brugen af ​​embryoner i forskning. Mens jeg personligt mener, at det er en mors personlige valg om, hvad der sker med hendes embryoner, og kun hendes valg, hvad nu, hvis der var en måde at undvige dette problem helt på? Er der en måde for forskere at studere stamceller uden at anskaffe dem fra en blastocyst?

Der er.

Inducerede pluripotente stamceller

I 2006 fandt Shinya Yamanaka en måde at skabe stamceller fra celler, der allerede findes på din krop i deres differentierede form.

Han fandt, at ved at introducere fire transkriptionsfaktorgener i DNA'et fra hudceller kendt som Oct3 / 4, SOX2, c-Myc og KLF4, kunne han skabe celler, der fungerede som pluripotente stamceller, ligesom embryonale stamceller gør! Transkriptionsfaktorer er proteiner, der påvirker, hvordan DNA udtrykkes i en celle og bestemmer differentiering.

Derudover påvirker visse hormoner og nærhed til andre typer celler også celledifferentiering. Dr. Yamanaka og dette team myntede udtrykket "inducerede pluripotente stamceller" (iPS-celler) for at henvise til celler, der er oprettet på en sådan måde. Forskere behøver ikke længere at stole på embryoner til stamceller og kan bruge disse celler til at eksperimentere og modellere sygdomme.

Forskere har dyrket organer, såsom hjertet ovenfor fra stamceller. Disse ansigtsafvisning blev imidlertid implanteret i en persons krop, hvis cellerne ikke var deres egen.

Den endnu bedre del er, at disse celler indeholder DNA'et fra den person, det blev høstet fra, hvilket betyder, at hvis de bruges til at skabe organer eller regenerere kropsdele, er der meget lille chance for, at kroppen afviser delen. Kroppen genkender DNA'et som sit eget, og det menneskelige immunsystem vil ikke angribe og ødelægge organet. Men dette er ikke en nylig opdeling. Folk har kendt til iPS-celler i 12 år, så har vi ikke begyndt at genvækse lemmer og tyndere organtransplantationslisten endnu?

Barrieren

Det har vist sig at være udfordrende at introducere disse fire gener. For at tilføje gener til en celle skulle man ændre DNA indeni. Oprindeligt blev transkriptionsfaktorgenerne introduceret til cellen under anvendelse af en virus, da viraer er gode til at modificere en DNA-sekvens. De var dog lidt for gode til deres job. I cellerne, der var modificeret med en virus, var der en høj grad af kræft og andre mutationer, som forskerne ikke forventede. Den tilfældige og flygtige natur af vira gør dem til et risikabelt valg til at modificere DNA i stamceller til behandlinger og transplantationer. Hvad hvis du transplanterede en bugspytkirtel skabt af virusmodificerede celler, og organet senere udviklede kræft? Det ville ikke kun få bugspytkirtlen til at svigte igen, men også bringe patienten i fare.

Den anden måde ville være at bruge CRISPR til at redigere generne i cellerne i stedet, hvilket er meget mindre risikabelt end at bruge en virus. Denne mulighed undersøges i øjeblikket af forskere og laboratorier globalt.

Vigtige takeaways:

  • Stamceller er en stor aftale. Du kan bruge dem til at dyrke organer, lemmer eller endda model sygdomme i et laboratorium
  • Stamceller er unikke, fordi de kan replikere sig selv og differentieres til enhver celle i den menneskelige krop
  • Etik er et kæmpe emne inden for stamcelleforskning! Folk har forskellige syn på, om forskere skal eksperimentere med kasserede embryoner, hvilket i sidste ende bremser fremskridt
  • Inducerede pluripotente stamceller kan fremstilles fra voksne celler og undvige helt etikspørgsmålet
  • Det er vanskeligt at introducere gener i stamceller, men ved hjælp af teknologier som CRISPR er videnskaben godt på vej til at opnå fantastiske feats i regenerativ medicin