Penjanaan semula organ yang hilang pada haiwan adalah misteri yang membimbangkan para saintis sejak zaman kuno. Sehingga baru-baru ini, dipercayai bahawa hanya spesies makhluk hidup paling rendah yang dikurniakan harta yang luar biasa ini: kadal tumbuh ekor yang terputus, beberapa cacing dapat dipotong menjadi kepingan kecil, dan masing-masing akan tumbuh menjadi keseluruhan cacing - terdapat banyak contoh.
Tetapi bagaimanapun, evolusi dunia hidup beralih dari organisma yang lebih rendah ke organisma yang lebih teratur, jadi mengapa harta benda ini hilang pada tahap tertentu? Dan adakah ia hilang?
Hydra Lernaean, Medusa the Gorgon atau Serpent Gorynych berkepala tiga kita, yang kepala "penyembuhan diri" dipotong oleh Ivan Tsarevich tanpa lelah, adalah watak mitos, tetapi mereka jelas dalam "kekeluargaan" dengan makhluk yang sangat nyata.
Contohnya, ini termasuk yang baru - spesies amfibi ekor, yang dianggap sebagai salah satu haiwan paling kuno di Bumi. Keistimewaan mereka yang luar biasa adalah keupayaan untuk tumbuh semula - untuk tumbuh semula ekor, cakar, rahang yang rosak atau hilang.
Lebih-lebih lagi, jantung, tisu mata dan saraf tunjang yang rosak juga dipulihkan. Atas sebab ini, mereka sangat diperlukan untuk penyelidikan makmal, dan barang baru dihantar ke ruang angkasa tidak jarang daripada anjing dan monyet. Banyak makhluk lain mempunyai sifat yang sama.
Jadi, zebrafish rerio hitam dan putih, hanya 2-3 cm, cenderung untuk menjana semula bahagian-bahagian sirip, mata, dan bahkan memulihkan sel-sel jantung mereka sendiri, yang dipotong oleh pakar bedah semasa eksperimen regenerasi. Perkara yang sama boleh dikatakan untuk jenis ikan lain.
Contoh klasik pertumbuhan semula adalah kadal dan berudu membina semula ekor yang hilang; udang karang dan ketam tumbuh cakar yang hilang; siput yang mampu tumbuh "tanduk" baru dengan mata; salamander, yang secara semula jadi menggantikan kaki yang diamputasi; bintang laut menjana semula sinar terputusnya.
Video promosi:
Ngomong-ngomong, binatang baru dapat tumbuh dari sinar yang telah terkoyak, seperti pemotongan. Tetapi juara regenerasi adalah cacing pipih, atau planaria. Sekiranya anda memotongnya menjadi separuh, maka kepala yang hilang tumbuh pada satu setengah badan, dan ekornya di sebelah yang lain, iaitu, dua individu yang benar-benar bebas terbentuk.
Kemunculan planaria berkepala dua dan ekor yang sangat luar biasa adalah mungkin. Ini akan berlaku sekiranya pemotongan membujur dibuat di hujung depan dan belakang dan tidak membiarkannya tumbuh bersama. Malah 1/280 bahagian badan cacing ini akan menjadikan haiwan baru!
Sejak sekian lama orang memerhatikan adik-adik kita yang lebih kecil dan, jujur, iri dengan rahsia. Dan para saintis beralih dari pemerhatian tanpa hasil ke analisis dan berusaha untuk mengungkap hukum "penyembuhan diri" dan "penyembuhan diri" haiwan ini.
Yang pertama berusaha untuk memberi kejelasan saintifik terhadap fenomena ini adalah naturalis Perancis Rene Antoine Reaumur. Dialah yang memperkenalkan ke dalam sains istilah "regenerasi" - pemulihan bahagian tubuh yang hilang dengan strukturnya (dari bahasa Latin - "lagi" dan generatio - "kemunculan") - dan melakukan serangkaian eksperimen. Karyanya mengenai pertumbuhan semula kaki pada barah diterbitkan pada tahun 1712. Malangnya, rakan sekerja tidak memperhatikannya, dan Reaumur meninggalkan kajian ini.
Hanya 28 tahun kemudian, naturalis Switzerland Abraham Tremblay meneruskan eksperimennya mengenai pertumbuhan semula. Makhluk di mana dia bereksperimen tidak mempunyai nama pada masa itu. Lebih-lebih lagi, saintis belum mengetahui sama ada haiwan atau tumbuhan. Batang berongga dengan tentakel, dengan ujung belakangnya melekat pada gelas akuarium atau tumbuhan akuatik, ternyata menjadi pemangsa, dan juga cukup mengejutkan.
Dalam eksperimen penyelidik, serpihan individu badan pemangsa kecil berubah menjadi individu bebas - fenomena yang diketahui sehingga saat ini hanya di dunia tumbuhan. Dan haiwan itu terus memukau saintis semula jadi: di lokasi potongan longitudinal di hujung betis, yang dibuat oleh saintis, ia tumbuh tentakel baru, berubah menjadi "monster berkepala", sebuah hidra mitos miniatur, yang, menurut orang Yunani kuno, Hercules berperang.
Tidak menghairankan, haiwan makmal itu mendapat nama yang sama. Tetapi hidra yang diteliti mempunyai ciri-ciri yang lebih hebat daripada nama Lernaean. Dia telah berkembang menjadi keseluruhan 1/200 badannya satu sentimeter!
Realiti melebihi dongeng! Tetapi fakta-fakta yang diketahui hari ini kepada setiap pelajar sekolah, yang diterbitkan pada tahun 1743 dalam "Prosiding Royal Society of London", nampaknya tidak masuk akal bagi dunia ilmiah. Dan kemudian Tremblay disokong oleh Reaumur yang sudah berwibawa, mengesahkan kebolehpercayaan penyelidikannya.
Topik "skandal" segera menarik perhatian banyak saintis. Dan tidak lama kemudian senarai haiwan dengan kemampuan untuk tumbuh semula ternyata cukup mengagumkan. Benar, sejak sekian lama dipercayai bahawa hanya organisma hidup paling rendah yang mempunyai mekanisme pembaharuan diri. Para saintis kemudian mendapati bahawa burung dapat tumbuh paruh, sementara tikus dan tikus muda dapat tumbuh ekor.
Malah mamalia dan manusia mempunyai tisu dengan potensi besar di kawasan ini - banyak haiwan kerap menukar bulunya, sisik epidermis manusia diperbaharui, rambut yang dipotong dan janggut yang dicukur tumbuh.
Manusia adalah makhluk yang bukan hanya sangat ingin tahu, tetapi juga bersemangat untuk menggunakan pengetahuan untuk kebaikannya. Oleh itu, cukup dimengerti bahawa pada tahap tertentu dalam kajian mengenai misteri pertumbuhan semula, timbul pertanyaan: mengapa hal ini terjadi dan apakah mungkin menyebabkan pertumbuhan semula secara artifisial? Dan mengapa mamalia yang lebih tinggi hampir kehilangan kemampuan ini?
Pertama, para pakar menyatakan bahawa pertumbuhan semula berkait rapat dengan usia haiwan. Semakin muda, semakin mudah dan cepat kerosakan dibaiki. Di berudu, ekor yang hilang dengan mudah tumbuh kembali, tetapi kehilangan kaki katak tua menjadikannya cacat.
Para saintis menyiasat perbezaan fisiologi, dan kaedah yang digunakan oleh amfibia untuk "memperbaiki diri" menjadi jelas: ternyata pada peringkat awal perkembangan, sel-sel makhluk masa depan belum matang, dan arah perkembangannya mungkin berubah. Sebagai contoh, eksperimen pada embrio katak telah menunjukkan bahawa apabila embrio hanya mempunyai beberapa ratus sel, sekeping tisu yang ditakdirkan untuk menjadi kulit dapat dipotong dan ditempatkan di kawasan otak. Dan tisu ini … akan menjadi bahagian otak!
Sekiranya operasi seperti ini dilakukan dengan embrio yang lebih matang, maka kulit masih akan berkembang dari sel-sel kulit - tepat di tengah-tengah otak. Oleh itu, saintis telah membuat kesimpulan bahawa nasib sel-sel ini sudah ditentukan. Dan jika sel sel organisma yang lebih tinggi tidak ada jalan keluar, sel amfibi dapat membalikkan masa dan kembali ke saat destinasi mereka boleh berubah.
Apakah bahan luar biasa ini yang membolehkan amfibia "memperbaiki diri"? Para saintis telah mendapati bahawa jika pemula atau salamander kehilangan cakar, maka di kawasan tubuh yang rosak, sel-sel tulang, kulit dan darah akan kehilangan ciri khasnya.
Semua sel "baru lahir" sekunder, yang disebut blastema, mula membelah secara intensif. Dan sesuai dengan keperluan tubuh, mereka menjadi sel tulang, kulit, darah … untuk menjadi kaki baru. Dan jika pada masa "membaiki diri" anda menghubungkan asid tretinoik (asid vitamin A), maka ini merangsang kemampuan regeneratif katak sehingga mereka tumbuh tiga kaki dan bukannya hilang.
Sejak sekian lama, ia tetap menjadi misteri mengapa program regenerasi ditekan pada haiwan berdarah panas. Terdapat beberapa penjelasan. Yang pertama disebabkan oleh fakta bahawa orang yang berdarah panas mempunyai keutamaan yang sedikit berbeza untuk bertahan hidup daripada yang berdarah sejuk. Luka parut menjadi lebih penting daripada regenerasi total, kerana mengurangkan kemungkinan pendarahan fatal ketika cedera dan pengenalan jangkitan mematikan.
Tetapi mungkin ada penjelasan lain, yang lebih gelap - barah, iaitu pemulihan cepat dari tisu yang luas yang tersirat menunjukkan kemunculan sel-sel yang membahagi dengan cepat di tempat tertentu. Inilah yang diperhatikan semasa permulaan dan pertumbuhan tumor malignan. Oleh itu, para saintis percaya bahawa tubuh menjadi penting untuk memusnahkan sel-sel yang berpecah dengan cepat, dan oleh itu, kemungkinan pertumbuhan semula pesat telah ditekan.
Doktor Sains Biologi Petr Garyaev, Akademisi Akademi Sains Perubatan dan Teknikal Rusia, mengatakan: "Ia (regenerasi) tidak hilang, hanya haiwan yang lebih tinggi, termasuk manusia, ternyata lebih dilindungi dari pengaruh luaran dan pertumbuhan semula yang lengkap tidak begitu diperlukan."
Sampai tahap tertentu, ia telah bertahan: luka dan luka sembuh, kulit yang dikupas dipulihkan, rambut tumbuh, dan hati tumbuh semula. Tetapi tangan yang terputus tidak lagi tumbuh, sama seperti organ dalaman yang tidak tumbuh sebaliknya yang tidak berfungsi lagi. Alam sememangnya lupa bagaimana melakukannya. Mungkin kita harus mengingatkannya akan perkara ini.
Seperti biasa, Yang Mulia Peluang membantu. Ahli imunologi Helene Heber-Katz dari Philadelphia pernah memberikan tugas biasa kepada pembantu makmalnya: menusuk telinga tikus makmal untuk memberi label kepada mereka. Beberapa minggu kemudian, Heber-Katz menemui tikus dengan label siap pakai, tetapi … tidak menemui lubang di telinga.
Kami melakukannya sekali lagi dan mendapat hasil yang sama: tidak ada kesan luka yang sembuh. Tubuh tikus menjana semula tisu dan tulang rawan dengan mengisi lubang yang tidak mereka perlukan. Herber-Katz membuat satu-satunya kesimpulan yang betul dari ini: blastema terdapat di kawasan telinga yang rosak - sel yang tidak khusus sama dengan amfibia.
Tetapi tikus adalah mamalia, mereka seharusnya tidak memiliki kemampuan itu. Eksperimen pada tikus yang malang itu berterusan. Para saintis memotong potongan ekor untuk tikus dan … mendapat pertumbuhan semula 75 peratus! Benar, tidak ada yang berusaha memotong cakar "pesakit" dengan alasan yang jelas: tanpa cauterization, tikus itu akan mati kerana kehilangan darah yang berat jauh sebelum pertumbuhan semula anggota badan yang hilang bermula (jika sama sekali). Dan moksibusi tidak termasuk penampilan blastema. Oleh itu, tidak mustahil untuk mengetahui senarai lengkap kemampuan regeneratif tikus. Namun, kami sudah banyak belajar.
Benar, ada satu "tapi". Ini bukan tikus rumah biasa, tetapi binatang peliharaan khas dengan sistem imun yang rosak. Kesimpulan pertama dari eksperimennya Heber-Katz membuat ini: pertumbuhan semula hanya wujud pada haiwan dengan sel T yang musnah - sel-sel sistem imun.
Inilah masalah utama: amfibia tidak memilikinya. Ini bermaksud bahawa petunjuk untuk fenomena ini berakar pada sistem imun. Kesimpulan kedua: mamalia mempunyai gen yang sama yang diperlukan untuk pertumbuhan semula tisu dengan amfibi, tetapi sel T tidak membenarkan gen ini berfungsi.
Kesimpulan ketiga: organisma pada awalnya mempunyai dua kaedah penyembuhan dari luka - sistem imun dan pertumbuhan semula. Tetapi sepanjang evolusi, kedua sistem menjadi tidak sesuai satu sama lain - dan mamalia memilih sel T kerana ia lebih penting, kerana mereka adalah senjata utama tubuh untuk melawan tumor.
Apa gunanya menumbuhkan kembali tangan yang hilang jika pada masa yang sama sel barah tumbuh dengan cepat di dalam badan? Ternyata sistem kekebalan tubuh, sambil melindungi kita dari jangkitan dan barah, sekaligus menekan kemampuan kita untuk "memperbaiki diri".
Tetapi adakah benar-benar mustahil untuk menghasilkan apa-apa, kerana anda benar-benar menginginkan bukan hanya peremajaan, tetapi pemulihan fungsi penunjang hidup? Dan para saintis telah menemukan, jika bukan ubat mujarab untuk semua penyakit, maka peluang untuk menjadi lebih dekat dengan alam semula jadi, terima kasih bukan kepada blastema, tetapi pada sel induk. Ternyata manusia mempunyai prinsip regenerasi yang berbeza.
Sudah lama diketahui bahawa hanya dua jenis sel kita yang boleh tumbuh semula - sel darah dan hati. Apabila embrio mana-mana mamalia berkembang, beberapa sel ditinggalkan dari proses pengkhususan.
Ini adalah sel stem. Mereka mempunyai kemampuan untuk mengisi semula darah atau sel-sel hati yang mati. Sumsum tulang juga mengandungi sel induk, yang dapat menjadi otot, lemak, tulang, atau tulang rawan, bergantung pada nutrien apa yang diberikan kepada mereka di makmal.
Kini para saintis harus menguji secara empiris apakah ada peluang untuk "melancarkan" "instruksi" yang dicatat dalam DNA setiap sel kita untuk tumbuh organ baru. Pakar yakin bahawa anda hanya perlu memaksa badan untuk "menghidupkan" kemampuannya, dan kemudian prosesnya akan mengurus dirinya sendiri. Benar, kemampuan membesarkan anggota badan dengan segera mengalami masalah sementara.
Apa yang mudah dikendalikan oleh tubuh kecil adalah di luar kuasa orang dewasa: jumlah dan saiznya jauh lebih besar. Kita tidak boleh melakukan seperti yang baru: membentuk anggota badan yang sangat kecil dan kemudian membesarkannya. Untuk ini, amfibi hanya memerlukan beberapa bulan, untuk seseorang mengembangkan kaki baru dengan ukuran normal, menurut pengiraan saintis Inggeris Jeremy Brox, memerlukan sekurang-kurangnya 18 tahun …
Tetapi saintis telah menemui banyak kerja untuk sel stem. Walau bagaimanapun, pertama anda perlu mengatakan bagaimana dan dari mana ia diperoleh. Para saintis tahu bahawa jumlah sel stem terbesar terdapat di sumsum tulang pelvis, tetapi pada orang dewasa mereka sudah kehilangan sifat asalnya. Yang paling menjanjikan adalah sumber sel induk yang diperoleh dari darah tali pusat.
Tetapi setelah melahirkan, penyelidik hanya dapat mengumpulkan 50 hingga 120 ml darah tersebut. Dari setiap 1 ml, 1 juta sel dilepaskan, tetapi hanya 1% daripadanya adalah sel keturunan. Cadangan peribadi simpanan simpanan badan ini sangat kecil, dan oleh itu tidak ternilai. Oleh itu, sel stem diperoleh dari otak (atau tisu lain) embrio - bahan pengguguran, tidak peduli betapa sedihnya membicarakannya.
Mereka boleh diasingkan, ditempatkan dalam kultur tisu, di mana pembiakan akan bermula. Sel-sel ini dapat hidup dalam kultur selama lebih dari satu tahun dan dapat digunakan untuk setiap pesakit. Sel stem dapat diasingkan dari darah tali pusat dan dari otak orang dewasa (contohnya, semasa pembedahan saraf).
Dan ia dapat diasingkan dari otak yang baru meninggal, kerana sel-sel ini tahan (dibandingkan dengan sel-sel tisu saraf yang lain), sel-sel ini diawetkan ketika neuron sudah merosot. Sel induk yang diekstrak dari organ lain, seperti nasofaring, tidak serba guna dalam aplikasinya.
Tidak perlu dikatakan, arah ini sangat menjanjikan, tetapi belum diterokai sepenuhnya. Dalam perubatan, perlu mengukur tujuh kali, dan kemudian periksa kembali selama sepuluh tahun untuk memastikan bahawa ubat mujarab tidak menimbulkan masalah, misalnya, pergeseran imun. Ahli onkologi juga tidak mengatakan "ya" yang berat. Namun demikian, sudah ada keberhasilan, namun, hanya pada tahap pengembangan makmal, eksperimen pada haiwan yang lebih tinggi.
Contohnya, pergigian. Saintis Jepun telah mengembangkan sistem rawatan berdasarkan gen yang bertanggungjawab untuk pertumbuhan fibroblas - tisu yang tumbuh di sekitar gigi dan menahannya. Mereka menguji kaedah mereka pada anjing yang sebelumnya mengalami penyakit periodontal yang teruk.
Ketika semua gigi jatuh, kawasan yang terkena dirawat dengan bahan yang merangkumi gen yang sama dan agar-agar - campuran asid yang menyediakan medium nutrien untuk percambahan sel. Enam minggu kemudian, taring anjing itu meletus.
Kesan yang sama diperhatikan pada monyet dengan gigi dipotong ke pangkal. Menurut saintis, kaedah mereka jauh lebih murah daripada prostetik dan untuk pertama kalinya membolehkan sebilangan besar orang secara harfiah mengembalikan gigi mereka. Terutama apabila anda menganggap bahawa setelah 40 tahun, 80% penduduk dunia terdedah kepada penyakit periodontal.
Dalam siri eksperimen lain, ruang gigi dipenuhi dengan habuk papan dentin (memainkan peranan sebagai induktor) dengan tisu penghubung gusi (amphodont) sebagai bahan reaktif. Dan amphodont juga berubah menjadi dentin. Doktor gigi Inggeris dalam masa terdekat berharap dapat beralih dari eksperimen yang berjaya pada tikus ke penyelidikan makmal yang lebih lanjut. Menurut anggaran konservatif, "implan batang" akan sama dengan prostetik konvensional di England - dari £ 1,500 hingga £ 2,000.
Kajian menunjukkan bahawa orang yang mengalami kegagalan buah pinggang hanya perlu menghidupkan semula 10% sel buah pinggang mereka untuk berhenti bergantung pada mesin dialisis.
Dan penyelidikan ke arah ini telah berjalan selama bertahun-tahun. Betapa pentingnya - bukan untuk menjahit, tetapi tumbuh semula, bukan untuk duduk di atas pil, tetapi untuk mengembalikan fungsi yang sihat kerana kemampuan tubuh yang tersembunyi.
Secara khusus, telah ditemukan cara untuk menumbuhkan sel beta baru di pankreas yang menghasilkan insulin, yang menjanjikan berjuta-juta pesakit diabetes untuk menyingkirkan suntikan setiap hari. Dan percubaan mengenai kemungkinan menggunakan sel induk dalam memerangi diabetes sudah berada di tahap penyelesaian.
Kerja juga sedang dilakukan untuk penciptaan dana yang meliputi pertumbuhan semula. Ontogeny telah mengembangkan faktor pertumbuhan yang disebut OP1 yang akan segera dijual di Eropah, Amerika Syarikat dan Australia. Ia merangsang pertumbuhan tisu tulang baru. OP1 akan membantu dalam rawatan patah tulang kompleks di mana kedua-dua kepingan tulang yang patah terlalu jauh satu sama lain dan oleh itu tidak dapat sembuh.
Selalunya dalam kes seperti itu, anggota badan diamputasi. Tetapi OP1 merangsang tisu tulang sehingga ia mula tumbuh dan mengisi jurang antara bahagian tulang yang patah. Di Institut Traumatologi dan Ortopedik Rusia, para penyelidik memperoleh sel stem dari sumsum tulang. Selepas pembiakan 4-6 minggu dalam kultur, mereka dipindahkan ke sendi, di mana mereka membina semula permukaan tulang rawan.
Beberapa tahun yang lalu, sekumpulan ahli genetik Britain membuat pernyataan sensasi: mereka mula berusaha mengklon jantung. Sekiranya percubaan berjaya, tidak akan memerlukan pemindahan tisu. Tetapi tidak mungkin genetik gelombang terhad kepada pertumbuhan semula organ dalaman sahaja, dan para saintis berharap mereka akan belajar bagaimana "membesar" anggota badan bagi pesakit.
Dalam bidang ginekologi, sel induk juga sangat menjanjikan. Malangnya, banyak wanita muda hari ini ditakdirkan untuk kemandulan: ovari mereka telah berhenti menghasilkan telur.
Ini sering bermaksud bahawa kumpulan sel dari mana folikel timbul telah habis. Oleh itu, perlu mencari mekanisme yang mengisinya semula. Hasil memberangsangkan pertama di kawasan ini muncul baru-baru ini.
Para saintis telah melihat bagaimana orang yang telah didiagnosis dengan sirosis hati dapat diselamatkan. Mereka percaya bahawa pada beberapa tahap perkembangan penyakit ini, transplantasi keseluruhan organ dapat digantikan dengan pengenalan hanya sel induk (melalui tempat tidur arteri, tusukan langsung, pemindahan sel langsung ke dalam tisu hati). Pakar Pusat Pembedahan Akademi Sains Perubatan Rusia telah memulakan kajian rintis, dan hasil pertama memberangsangkan.
Perkembangan awal yang sangat menarik dilakukan oleh saintis Ukraine dalam bidang penyakit kardiovaskular. Sudah hari ini, mereka telah mengumpulkan bukti eksperimen bahawa pengenalan sel induk ke dalam pesakit dengan infark miokard atau iskemia teruk adalah kaedah rawatan yang menjanjikan.
Percubaan klinikal pertama dengan transplantasi sel induk, yang bermula di University of Pittsburgh di Amerika Syarikat, telah memberikan hasil yang baik pada pesakit yang mengalami penyakit kritikal yang mengalami strok iskemik atau hemoragik. Selepas terapi sel, pemulihan neurologi jelas kelihatan di dalamnya.
Malangnya, statistik menakutkan mengenai bilangan kanak-kanak dengan kerosakan otak intrauterin, termasuk cerebral palsy, sangat terkenal. Telah terbukti bahawa jika kanak-kanak seperti itu memulakan pemindahan sel induk (atau terapi yang bertujuan untuk merangsang mereka, iaitu, menempatkan sel-sel mereka sendiri, endogen di kawasan yang terjejas), maka setelah tahun pertama kehidupan, sering diperhatikan bahawa walaupun menjaga anatomi kecacatan otak, kanak-kanak mempunyai gejala neurologi yang minimum.
Teknologi pemindahan sel induk yang dikembangkan dengan berkesan dapat mengubah hidup kita sepenuhnya. Tetapi ini adalah masa depan, dan hari ini bidang pengetahuan ini bahkan tidak mempunyai namanya sendiri, hanya pilihan: "terapi sel", "transplantasi sel induk", "perubatan regenerasi", bahkan "kejuruteraan tisu" dan "kejuruteraan organ".
Tetapi sudah mungkin untuk menghitung semua kemungkinan arah baru ini. Bukan tanpa alasan bahawa mereka mengatakan bahawa abad XXI akan ditandai dengan biologi, dan, mungkin, pengalaman pertumbuhan semula, yang disimpan selama berjuta-juta tahun oleh amfibia dan protozoa, akan membantu umat manusia.
