211service.com
Virus, který obnovuje poškozené nervy
Viry, které napodobují podpůrnou nervovou tkáň, mohou jednoho dne pomoci regenerovat poraněné míchy. Zatímco jiné materiály pro tkáňové inženýrství musí být syntetizovány a tvarovány v laboratoři, geneticky upravené viry mají tu výhodu, že se samy replikují a samy se sestavují. Mohou být navrženy tak, aby na svém povrchu exprimovaly proteiny přátelské k buňkám a s trochou přemlouvání z nich byly vytvořeny složité tkáňové struktury. Předběžné studie ukazují, že lešení vyrobené s použitím typu viru zvaného bakteriofág (nebo fág), který infikuje bakterie, ale nemůže napadnout zvířecí buňky, může podporovat růst a organizaci nervových buněk.
Virové lešení: Toto vlákno je vyrobeno z miliard virů a je studováno jako lešení pro tkáňové inženýrství. Vlákno pomáhá progenitorovým buňkám růst do neuronů.
Výzkumníci pracující na tkáňovém inženýrství doufají, že nakonec budou schopni využít pacientovy vlastní buňky k růstu náhradní tkáně pro poškozená srdce, játra a nervy. Ale napodobování struktury a funkce tělesné tkáně se ukázalo jako obtížné. Matrice podpůrných vláknitých proteinů udržují buňky srdce, plic a dalších tkání v těle. Tyto lešení poskytují jak strukturální podporu, tak chemické signály, které umožňují správné fungování orgánu nebo nervové tkáně.
Někteří biologičtí inženýři používají lešení vyrobené z polymerů, aby se pokusili napodobit podpůrnou matrici skutečné tkáně. Seung-Wuk Lee , bioinženýr z Kalifornské univerzity v Berkeley, se místo toho začal věnovat virům. Viry jsou chytré materiály, říká. Jakmile zkonstruujete genom, můžete vytvořit miliardy fágů a jsou to materiály, které se samy replikují. Fág, se kterým Lee pracuje, nazývaný M13, je dlouhý a tenký jako proteinová vlákna, která tvoří buněčné matrice uvnitř těla.
Nejprve Lee a jeho kolegyně Anna Merzlyak geneticky upravili M13 tak, aby na jejich vnějším plášti zobrazovaly proteiny příznivé pro nervy. Je známo, že tyto proteiny pomáhají nervovým buňkám proliferovat, přilnout a rozšířit se do dlouhých tvarů podobných vláknům. Dále výzkumníci pěstovali velké množství virů v hostitelích bakteriálních buněk a vhazovali je do roztoku obsahujícího nervové progenitorové buňky. Tyto buňky jsou plně vyvinuté než kmenové buňky, ale jsou stále mladé a potřebují přemlouvání k vytvoření nových tkání. V řešení se viry zarovnají jako tekutý krystal, říká Lee. On a Merzlyak použili pipety ke vstříknutí roztoku do agaru, buněčného kultivačního média podobného Jell-O, čímž vytvořili dlouhá nervová vlákna viru rozptýlená buňkami. Progenitorové buňky se pak množily a rostly dlouhé větve charakteristické pro neurony. Lee říká, že fágy se dobře hodí k vytváření dlouhých struktur podobných vláknům, jako je nervová tkáň, ale lze z nich také vytvořit složitější struktury změnou jejich koncentrace nebo manipulací s jejich polohou pomocí magnetického pole.
Lee není první, kdo používá virus jako inženýrský materiál. Jiní vědci použili stejný virus ke konstrukci elektrod baterií. Použití viru tímto způsobem bylo průkopníkem Angela Belcher , nyní profesor materiálové vědy a inženýrství a biologického inženýrství na MIT, a byl základem Leeovy absolventské práce, když byl v její laboratoři. Geneticky upravené fágy již byly schváleny jako antibakteriální potravinové konzervační činidlo americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv pro použití v obědových masech, jako je například bologna. Fágy jsou také studovány jako potenciální léčba chronických bakteriálních infekcí.
Profesor institutu MIT Robert Langer říká, že Leeova práce je zajímavá z hlediska materiálů, ale varuje, že její praktičnost musí být prokázána studiemi in vivo.
Lee říká, že jeho skupina dále plánuje zajistit bezpečnost fágových lešení u živých zvířat. M13 má dobré bezpečnostní záznamy a není schopen infikovat lidi. Vědci z Berkeley však budou muset prozkoumat, jak imunitní systém zvířete reaguje na virové lešení, a dokázat, že podporují regeneraci nervů, jakmile jsou uvnitř těla. Lee doufá, že virový systém bude nakonec použit k regeneraci neuronů u pacientů s poraněním míchy.