Science Advances’te yayınlanan yeni bir çalışmada gösterilene göre, bacakları kopan kurbağalar, beş ilaçtan oluşan bir kokteyl içeren giyilebilir bir biyoreaktör kullanarak fonksiyonel uzuvlarını yeniden oluşturabildiler. Araştırma henüz çok erken aşamalarında, ancak bu yeni yaklaşımın potansiyel olarak önümüzdeki yıllarda ve on yıllarda uzuvlarını kaybeden insanlara uygulanabileceği öne sürülüyor.
Araştırmanın yıldızları, kendi uzuvlarını doğal olarak yenileyemeyen bir tür olan Afrika pençeli kurbağalarıydı. Tufts Üniversitesi ve Harvard Üniversitesi araştırmacıları, yakın zamanda ampute edilmiş bir uzvu beş pro-rejeneratif bileşik içeren bir silikon kap içine yerleştirerek kurbağaların uyku halindeki yenilenme sürecini tetikledi. Her ilaç, iltihabı azaltmak, yara izine yol açacak kolajen üretimini engellemek ve sinir liflerinin, kan damarlarının ve kasların yeni büyümesini teşvik etmek de dahil olmak üzere kendi amacını yerine getirdi.
Kurbağalar, ilaç dağıtan biyoreaktörü ampute arka bacaklarının etrafına sadece 24 saat boyunca taktı ve sonraki 18 ay boyunca uzuv oluşumlarının ilerlemesi yakından izlendi. Tedaviyi alan kurbağalar, kemik uzunluğunda, yumuşak doku modelinde ve nöromüsküler onarımda uzun süreli artışlar yaşadı. Yeni uzuvları, doğal bir uzvun kemiğine benzer bir kemik yapısına, nöronlar da dahil olmak üzere daha zengin bir iç doku tamamlayıcısına ve hatta uzvun ucundaki bazı “ayak parmaklarına” sahipti.
Çalışmanın yazarı ve Tufts Üniversitesi Profesörü biyolog Mike Levin‘in söylediğine göre “Bu kurbağalar tamamen su altında yaşıyor, bu yüzden zıplamaktan daha fazla yüzüyorlar, ancak davranışları normal kurbağalarınkine çok benziyordu – yeni bacakların hissi vardı, nesneleri algılayabiliyordu ve su altında çok iyi hareket etmek için kullanılıyorlardı.“
Ekibin önceki çalışması, BioDome ile tek bir ilaç olan progesteron kullanılarak kurbağalarda uzuvların yeniden büyümesinin nasıl önemli ölçüde desteklenebileceğini göstermişti. Bununla birlikte, bu uzuvlar basit bir sivri uç gibi büyüdü ve yeni çalışmada beş ilaç kullanılarak büyütülen uzuvlar kadar işlevsel değildi.
Diğer bilim insanları, geçmişte kök hücreleri veya gen düzenlemeyi içeren bir yaklaşım kullanarak uzuv rejenerasyonunda bir adım attılar. Ancak bu yeni araştırma, ilaçlar ve bir biyoreaktör kullanarak tamamen yeni bir yaklaşım benimsiyor. Araştırmacılar, bu yaklaşımın, hayvanlarda uyku halinde olan doğal anatomik modelleme programlarını tetiklediği için birçok fayda sağladığına inanıyor.
Profesör Levin’in açıkladığına göre “Bu çalışma, normalde bunu yapmayan hayvanlarda, genomik düzenleme veya kök hücre implantları kullanmadan yenileyici bir tepki oluşturmanın mümkün olduğunu gösteriyor.” Sözlerine devam eden Levin, “Stratejimiz, daha önce hiç kullanılmamış yeni bir ilaç kokteyli kullanıyor ve bunu giyilebilir bir biyoreaktör aracılığıyla da sağlıyor. Diğer bazı yaklaşımlarda olduğu gibi kök hücre implantları veya yabancı genler girmiyor” diyor.
Sadece omuriliği olan bir avuç hayvan, özellikle semenderler ve kertenkeleler olmak üzere uzuvlarını yenileyebilir. Kaybedilen uzuvları tamamen yeniden çıkarabilen bilinen hiçbir memeli olmasa da, bazılarının kullanılmayan yenileyici güçlere sahip oldukları düşünülüyor. Örneğin, insanlar karaciğerlerini inanılmaz derecede büyütebilirler.
Araştırmacılar şimdi, ince ayarlanmış bir ilaç kokteylinin insanlarda uzuv yenilenmesini tetikleyip tetikleyemeyeceğini görme umuduyla, yeni tekniklerinin memeliler üzerinde çalışıp çalışmadığını test etmeyi planlıyorlar.
levin, sözlerini şöyle tamamlıyor: “Diğer yaklaşımların bazılarından farklı olarak, buradaki amaç, süreci kök hücre 3D baskı veya benzeri bir şeyle mikro yönetmek değil, hücreleri bir uzuv yapma programına doğru itmektir – fikir bir tetikleyici bulmaktır, tüm uygulamaları uygulamak değil. Bu nedenle, yaklaşımımız benzersiz bir şekilde 24 saatlik tedaviyi ve ardından bir yıldan fazla bir büyümeyi içeriyor – amaç, hücrelerin karmaşık yapılar inşa etme yeteneğinden yararlanmak. İnsanlarda nasıl uygulanacağını görmek için yapılacak çok iş var, ancak rejeneratif tıbbın geleceği çok heyecan verici.”