Veliki pomak u regenerativnoj medicini!

Poslednjih meseci pomeraju se granice u oblasti regenerativne medicine: naučnici sada koriste napredne inženjerske tehnike kako bi uspostavili funkciju jetre kod miševa, regenerišu ljudske mišiće, čak i ugrađuju krvne sudove stvorene bioinženjeringom. Danas, tim sa Pitsburg Univerziteta je uspeo da u petrijevoj posudi odgaji deo čovečijeg srčanog mišića koji kuca samostalno. I tako napravili još jedan korak ka uspešnom transplantiranju laboratorijski uzgojenih organa.

Grupa naučnika je svoj uspeh objavila u časopisu Nature Communications. Oni su koristili indukovane pluripotentne matične ćelije. Ćelije su prvo „reprogramirane“ u embrionske, pre no što su se razvile u specijalizovani tip. Pluripotentne ćelije su uzete iz kože čoveka, pa su pretvorene u multipotentne kardiovaskularne progenitorne (MCP) ćelije  - odnosno srčane ćelije koje se dalje mogu diferentovati u tri vrste visoko specijalizovanih ćelija, za kardiovaskularnu funkciju.

Zatim, naučnici su transplantirali ćelije u srce miša, kome su prethodno uklonili srčane ćelije tako da je ostao samo skelet „skafoid“. Tokom narednih nedelja transplantirane ćelije su proliferisale i diferentovale se, stvarajući funkcionalan organ oko skafoida, koji može da radi (kuca) samostalno.

Sada, srce kuca 40-50 otkucaja u minuti (sa pauzama između otkucaja), ali tkivo mora još da se unapredi kako bi se kontrahovalo dovoljno snažno i distribuiralo krv, da ubrza odnosno uspori kada je potrebno.

Ovo nije prvi pokušaj uzgajanja srčanog tkiva, prethodnih godina naučnici su laboratorijski uzgojili srčane ćelije pacova koje kucaju, kao i čovečije tkivo srca. Ali ključna stvar najnovijeg otkrića je to što se ovo tkivo razvija o matičnih ćelija, koje otvara nove mogućnosti transplantacije organa.

Potpuno funkcionalno ljudsko srce je još godinama daleko. Ali u bliskoj budućnosti naučnici se nadaju da će razviti lične „zakrpe“ za ljudsko srce koji bi popravili oštećene organe. I takođe se nadaju da će na tkivu koje oni uzgoje moći da se izvode eksperimenti – koliko su novi lekovi uspešni u lečenju kardiovaskularnih bolesti?

Istraživanje na Zebricama

Zebre ribe imaju ćelije oko spoljašnje površine srca, koje mogu da „poprave“ oštećene ćelije srca posle infarkta. To su embrionalne ćelije koje leže uspavane. Ljudi takođe imaju ove ćelije sa istim sposobnostima, ali one ne reaguju kao ćelije u zebrica. Paul Riley je eksperimentisao sa ljudskim ćelijama srca i otkrio da ako ih stimuliše na odgovarajući način, mogu obnoviti mišićne ili ćelije krvnog suda. Da bi ovakav način lečenja bio moguć ćelije moraju da se nanesu. Pacijent koji ima bolove u grudima, ako se otkrije da ima povećan rizik za nastanak infarkta primiće koktel lekova koji će naneti ćelije. U slučaju da dođe do infarkta, ćelije će biti spremne da odreaguju tako što će formirati nov deo srčanog mišića ili krvnog suda.

Kontaktna sočiva mere nivo glukoze u suzama

Kako bi zajedničkim naporima kreirali kontaktna sočiva koja mere nivo glukoze u suzama, inženjeri iz Google-a udružili su se istraživačima na Vošington Univerzitetu. Vrednosti koje sočivo zabeleži automatski se prosleđuju na mobilne telefon korisnika. Ako projekat bude uspešan oboleli od dijabetese neće morati više da za merenje šećera koriste svoju krv, i da se svakodnevno bockaju.

U svetu se nalazi oko 350 miliona dijabetičara. Ako se ne leči dijabetes, može uzrokovati slepilo, kardiovaskularne bolesti, oštećenje perifernih nerava, kao i amputacije prstiju i stopala. Ljudi sa ovom bolešću moraju da održavaju optimalan nivo glukoze u krvi, što za većinu njih znači da moraju meriti šećer u krvi svaki dan.

Dijabetes Tip I je najučestaliji tip u dece i tinejdžera, i to je veoma ozbiljna bolest. Bolest nastaje kada imuni sistem organizma uništi β ćelije pankreasa (one stvaraju insulin). Gubitak ovih ćelija uzrokuje visoke oscilacije glukoze u krvi, a samim tim i energije. Pogođena grupa su deca, tinejdžeri i adolescenti, kako bi kontrolisali bolest moraju svaki dan da rade „prick“ testove već u početnoj fazi bolesti.

Mnogi roditelji već znaju koliko je teško ubediti svoje dete da radi nešto neprijatno i nelagodno, pa makar i za svoje dobro. Zamislite da morate da ubeđujete tinejdžera da više puta u toku dana bocka svoje prste, naročito ako se oseća dobro. Dok drugi uređaji za kontrolu glukoze, kao što je insulinska pumpa nisu popularni. Pumpa se nosi sa sobom, a ispod kože se prikači kateter i na taj način meri glukozu. Nedostaci su česte pojave infekcije na mestu gde je kateter.

Kako objašnjava Google, kontaktna sočiva slično funkcionišu kao elektronska ID kartica koja se koristi za ulazak u zgrade. Za razliku od kartice, sočivo nema sopstveni izvor energije. Već sočivo ima antenu koja hvata radio talas mobilnog koji obezbeđuje dovoljno enrgije da izmeri glukozu.

Tehnologija Google-a koja se koristi za glukozna kontaknta sočiva je mnogo više od obične elektronike – sastoji se od enzima i elektroda ugrađenih u regularne materijale od kojih se prave sočiva.

Gde su drugi omanuli?

Uspeh novog glukometra nije zagarantovan. Pokušaji da se glukoza meri bez uzimanja krvi potiču još iz sedamdesetih godina, mnogi od njih su propali ili nisu bili komercijalizovani. Teško je meriti glikozu ne-invazivnom metodom zato što molekuli glukoze brzo rastvore u druge molekule u telu, a trenutna tehnologija nam ne dozvoljava da identifikujemo te manje molekule.

Još jedan pokušaj za ne-invazivnu metodu beše GlucoWatch, uređaj koji se nosi oko zgloba ručija i meri glukozu kroz kožu. Ali postoje određeni problemi, kao što su lažno pozitivni rezultati i elektrode koje su merile glukozu izazivele su neudobnost i bol. Sad nije više u upotrebi.

Postoji još jedan izazov u razvijanju ovih sočiva. Oduvek se znalo da suze sadrže glukozu, ali ne u nivou koji se nalazi u krvi. Nivo može da varira ako je oko iritriano ili inficirano. Materijali od kojih se prave sočiva možda mogu da reše ovaj problem. Postavljanjem visokosenzitivnih senzora u kontaktna sočiva, moguće je tačno izmeriti nivo šećera u suzama. Tokom vremena rezultati iz suza se upoređuje sa nivoom glukoze u krvi, i tako se dobija način preciznog merenja glukoze u suzama.

Jedan od osnivača ovog projekta Babak Parviz kaže, da rade na tome da u sočiva ugrade minijaturni LED ekran koji će upozoravati ako nivo glukoze previše visok ili nizak. Informacije o nivou glukoze se očitavaju na mobilnom telefonu korisnika, a takođe mogu biti prosleđena roditeljima i staraocima.

Dok istraživači ne otkriju način da zamene β ćelije pankreasa, kontaktna sočiva koja mere glukozu zvuče kao obećavajuća ideja.