Hem Vetenskap och teknik Grodans nya ben ger människan hopp om regeneration

Grodans nya ben ger människan hopp om regeneration

förbi admin
0 kommentar

Tänk att kunna bli hackad i småbitar och sedan komma tillbaka i fin form efter ungefär två veckor. Eller om hjärtat kunde bilda nya, friska hjärtmuskelceller efter en svår infarkt.

Förmågan att återskapa förlorade kroppsdelar och död vävnad är inte helt ovanlig i djurvärlden, även om den centimeterlånga virvelmasken Schmidtea mediterranea, som klarar av en total sönderhackning, tillhör extremfallen. Lite mindre spektakulära men från ett människoperspektiv ändå svindlande varianter är exempelvis sebrafiskar, salamandrar, vissa ödlor, humrar, krabbor och sjöstjärnor. Salamandern och sebrafisken kan till exempel gång på gång bli av med stora delar av ögonen, hjärnan och hjärtat utan att skadorna blir bestående.

Det är inte klarlagt om förmågan att återskapa kroppsdelar är ursprunglig och finns vilande i mindre eller större omfattning hos de flesta organismer, eller om den har dykt upp lite här och där genom evolutionen.

Hos oss människor och de andra däggdjuren finns den i vilket fall endast i mycket blygsamt format. När vi får en allvarlig skada bildar kroppens celler som regel en stel ärrvävnad i stället för att återskapa de delar som har gått förlorade, så kallad regeneration.

– Vi har kvar en viss förmåga som barn. Fram till att vi är kanske sju åtta år gamla kan våra fingertoppar till exempel växa ut igen om de skadas eller skärs av helt. Men som vuxna kan vi inte längre återskapa någon vävnad fullt ut, säger Nirosha Murugan, forskare i regenerativ medicin vid Algoma University i Kanada.

Liksom många andra forskare som studerar regeneration menar hon dock att det borde gå att framkalla den här typen av processer även hos arter som inte har det i sig naturligt, om man bara lyckas lista ut vilka signaler som styr cellernas beteende efter en skada.

Det hägrande målet är människan. På önskelistan finns saker som att få hjärnan att bilda nya nervceller vid exempelvis Parkinsons sjukdom, att hjärtat skulle kunna byta ärrvävnaden mot friska hjärtmuskelceller efter en hjärtattack – eller åtminstone att stora sår kan läka utan ärr.

– Vi närmar oss absolut den möjligheten. Men när det kan bli möjligt, hur lång tid det kan ta innan vi är där, det kan jag inte svara på, säger Nirosha Murugan.

Nyligen presenterade hon tillsammans med sina forskarkollegor en upptäckt som kan ge viktiga pusselbitar. Forskargruppen har studerat afrikanska klogrodor. Det är en art som kan återskapa exempelvis ett förlorat ben ända tills de blir könsmogna och flyttar upp på land. Då försvinner förmågan.

Men i en studie som nu har publicerats i tidskriften Science Advances visar forskarna att om såret efter det förlorade benet behandlas på rätt sätt, så kan även vuxna grodor bilda ett nytt och hyfsat fullständigt ben.

Så får en groda ett nytt ben

Afrikansk klogroda kan återskapa vissa kroppsdelar som yngel, men inte som vuxen. I en ny studie har amerikanska forskare lyckats styra cellerna hos en vuxen groda till att återskapa ett amputerat bakben.

Så får en groda ett nytt ben

Grafik: Johan Andersson Fakta: Jörn Spolander Foto: Alamy Källor: Murugan et al, Science Advances (2022)

Tricket är, förklarar Nirosha Murugan, att under det första dygnet hålla såret fuktigt med hjälp av en sorts silikonhylsa som träs över benstumpen, och som dessutom utsöndrar en blandning av olika ämnen som bland annat stimulerar tillväxten av nerver och celler, hindrar inflammationer och hjälper cellerna att reglera syrehalten.

– De första 24 timmarna efter en skada är en väldigt kritisk period. Det är den tid då cellerna är som mest mottagliga för kemiska signaler. Då gäller det att sätta in rätt typ av signaler som cellerna kan svara på, så att de styrs mot regeneration i stället för ärrbildning, säger Nirosha Murugan.

Efter 24 timmar togs silikonhylsan bort. Då hade en tunn vävnad bildats som skyddade mot infektioner, så att benstumpen kunde fortsätta att läka och växa ut på egen hand i cirka 18 månader.

Nirosha Murugan understryker att det inte var ett perfekt bakben som växte ut hos grodorna i behandlingsgruppen. Till exempel saknades klor och simhud mellan tårna. Men jämfört med kontrollgrupperna som antingen bara hade en silikonhylsa utan aktiva substanser, eller inte fick någon behandling alls, var det en betydligt mer fungerande och användbar kroppsdel.

Det nya benet fungerade så pass att grodorna kunde simma normalt, och det reagerade dessutom på beröring, vilket visar att det hade bildats nervförbindelser i vävnaden.

– Det fascinerande är att det bildades komplexa strukturer som finns i normala ben. Skelett och förbindelser mellan nerver och muskler återskapades på ett sätt som annars inte alls är möjligt hos vuxna grodor, säger Nirosha Murugan.

Cellerna som lagar salamanderns hjärta

Salamandrar kan även som vuxna återskapa nästan alla delar av kroppen, exempelvis ben, armar och delar av ögonen och hjärnan – samt hjärtat.
En ny studie av forskare på Karolinska institutet visar hur det går till när salamandern återskapar hjärtmuskelceller efter omfattande skada:

Cellerna som lagar salamanderns hjärta

Grafik: Johan Andersson Fakta: Jörn Spolander Källor: Eroglu et al, Nature Cell Biology (2022)

Ett annat färskt genombrott inom regenerationsforskningen har gjorts vid Karolinska institutet i Stockholm. Där har Elif Eroglu, forskare vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, tillsammans med bland andra professor András Simon, upptäckt en viktig mekanism som gör det möjligt för den spanska revbenssalamandern att reparera sitt hjärta efter att ha förlorat hela 25 procent av sina hjärtmuskelceller. Det visade sig finnas en intressant parallell till människan.

Revbenssalamandern har till skillnad från klogrodan en enastående förmåga att återskapa kroppsdelar även som vuxen. Men exakt hur det går till är fortfarande till stora delar höljt i dunkel.

I den nya studien, som publiceras i Nature Cell Biology, visar forskarna att det finns ett förråd av celler i hjärtats yttersta lager som börjar röra sig inåt efter en hjärtskada. Där kopplar de ihop sig med varandra och omvandlas till nya hjärtmuskelceller.

– Det intressanta är att det här inte är en unik typ av celler som bara finns hos salamandrar. De finns också hos däggdjur och oss människor, säger Elif Eroglu.

Samma typ av celler finns i människans hjärta

Däggdjur, som vi människor, har samma typ av celler i hjärtats epikardium.

Samma typ av celler finns i människans hjärta

Grafik: Johan Andersson Fakta: Jörn Spolander Källor: Eroglu et al, Nature Cell Biology (2022)

Men hos däggdjur rör sig dessa celler inte lika långt mot skadan, och de lyckas inte samordna sig som hos salamandern. Elif Eroglu förklarar att skillnaden tycks bero på ett särskilt protein, CLDN6+, som hjälper salamandercellerna att skapa kontakt med varandra. Denna proteinsignal saknas hos däggdjur – och när forskarna blockerade den hos salamandrar kunde cellerna inte längre koppla ihop sig med varandra och bilda nya hjärtmuskelceller.

– Vi tror att det är en avgörande faktor om cellerna är ensamma eller i grupp, som styr hur de känner av sin omgivning, vilket i sin tur avgör vad de utvecklas till, säger Elif Eroglu.

– Det skulle kunna vara ett sätt att aktivera de här cellerna hos människan och få dem att uppföra sig på salamandervis, tillägger hon.

Bägge forskargrupperna har nu påbörjat studier på däggdjur.

Du kanske också gillar