https://frosthead.com

צריך לתקן התקף לב? נסה פוטוסינתזה

ד"ר ג'וזף וו אוהב פוטוסינתזה. ולא בכדי: צמחים אולי לא חמודים כמו פנדות, אבל זה בזכות האלכימיה הכימית שלהם שכולנו כאן על כדור הארץ חיים ונושמים. מגיטו-פלנקטון מיקרוסקופי ועד עצי-עץ-אדמת מתנשאים, גיבורי-על אלה מחזיקים אותנו בחיים על ידי קבלת פחמן דו-חמצני ואור שמש, ואז מייצרים בדרך נס חמצן וסוכר.

תוכן קשור

  • הקרדיולוג האירי שההמצאה שלו הצילה את LBJ

אבל יש סיבה נוספת לכך שד"ר וו אוהב פוטוסינתזה. כאשר אתם סובלים מהתקף לב, ישנם שני דברים שליבכם זקוק מייד בכדי להתחיל לתקן את הרקמה הפגועה שלו: חמצן וסוכר. כעת ד"ר וו, פרופסור וכירורג לב מאוניברסיטת סטנפורד, חושב שהוא מצא דרך להשתמש בכמה מהחברים הצילומים המזהירים ביותר שלנו כדי לעזור לליבנו לרפא את עצמם.

במחקר שפורסם השבוע בכתב העת Science Advances, ד"ר וו וצוותו מראים כיצד הם החליפו דם בהצלחה בצינובקטריה מיקרוסקופית, אורגניזמים דמויי צמח המשתמשים גם בפוטוסינתזה. על ידי שיתוף פעולה בתהליך כדי לסייע בריפוי רקמות לב פגומות, הצליח הצוות להגן על חולדות מפני אי ספיקת לב קטלנית. נראה כי תיקון של לב חולה עשוי להיות פשוט כמו להאיר אור על המצב.

התקפי לב פוגעים בשנה 735, 000 אמריקאים, ומחלות לב הן הרוצח מספר אחת בעולם. התקף לב קורה כאשר משהו חוסם את זרימת הדם ללב, מנותק חמצן מלהגיע לשריר מכריע זה. עבור קרדיולוגים, האתגר למניעת אי ספיקת לב לאחר מכן הוא לספק במהירות לרקמות לב פגועות חמצן וחומרים מזינים. אבל "אם אתה מסתכל על הטבע, הפוטוסינתזה עונה על השאלה הזו, " אומר ד"ר ג'פרי כהן, עמית פוסט-דוקטורט בסטנפורד רפואה וסופר ראשי במחקר.

אם לב פגוע היה פוטוסינתטי, אומר ד"ר כהן, הוא לא היה צריך להסתמך על דם שיספק חמצן וסוכר לרקמותיו מחדש. כל מה שהיה צריך זה השמש. "אתה תאפשר לאור להפוך למקור הדלק שלך במקום דם, " אומר ד"ר כהן. אבוי, הלב אינו צמח. אז החוקרים ניסו את הדבר הבא הכי טוב: להזריק לו חיידקים דמויי צמח.

ד"ר וו וצוותו התחילו לנסות כמה צמחים מוכרים ואמיתיים: "אנו מייססים קייל ותרד, " הוא אומר. הם ניסו להפריד בין הכלורופלסטים, האברונים הפוטוסינתטיים בכל תא צמח, אך גילו שברגע שבודדו הם הפכו במהרה ללא פעילים. מה שחוקרים היו צריכים במקום זאת היו מכונות פוטוסינתטיות עצמאיות, שיכולות לתפקד כחממות מיניאטוריות ללב.

הזן ציאנובקטריה. האורגניזמים הזעירים הללו מתפרנסים על ידי נטילת פחמן דו חמצני ומים ויריקת חמצן. באוקיאנוס הם נמצאים בבסיס שרשרת המזון ויוצרים את החמצן והסוכר שמנוצלים במהירות על ידי אורגניזמים רעבים אחרים. "הם משמשים חבל הצלה לכל דבר אחר", אומר אדם מרטי, פרופסור לאקולוגיה וביולוגיה אבולוציונית באוניברסיטת קליפורניה באירווין, שחוקר סוג נפוץ של ציאנובקטריה הנקרא Synechococcus.

בעזרת מיקרוביולוגים של סטנפורד, ד"ר וו וצוותו גידלו זן של Synechococcus במעבדה שלהם והזריקו לרקמת הלב הלקויה של חולדה חיה. ואז, הם הדליקו את האורות. לאחר 20 דקות הם ראו מטבוליזם מוגבר באזורים הפגועים. ביצועי הלב הכללי השתפרו לאחר כ 45 דקות. העדויות הראו כי החמצן והסוכר Synechococcus שנוצרו באמצעות פוטוסינתזה שיפרו את תיקון הרקמות.

לאחר הזרקת חיידקים חיים לאיבר גוף, ייתכן שתצפה לזיהום. אך באופן מעניין, החוקרים לא מצאו תגובה חיסונית לאחר שבוע של מעקב. "הבאגים פשוט אינם שם יותר, הם נעלמים", אומר ד"ר וו. "ואולי זה הסוג הטוב ביותר של חיידקים" - עוזר ידידותי שנדבק בכדי לבצע בקרת נזק ואז נעלם ללא עקבות.

אחת הבעיות הפוטנציאליות בהפיכת הליך זה לטיפול בר-קיימא היא התזמון והמורכבות שלו, מציין ד"ר מורטזה נגהבי, יו"ר המנהל של האגודה למניעת והתפרקות התקפי לב ביוסטון, טקסס, שלא היה מעורב במחקר. טיפול בהתקפי לב הוא מרוץ נגד השעון, ועד שהמטופלים מועברים למתקן מיוחד שמצויד בהזרקת ציאנובקטריה ללב, ייתכן שיהיה מאוחר מדי. "זה דורש השקעה וטכנולוגיה אדירים", אומר ד"ר נגאבי.

עם זאת, העובדה שהחוקרים עדיין ראו לבבות בריאים יותר אצל חולדות שעברו טיפול לאחר חודש יכולה להיות תוצאה מבטיחה. "אם הכל הולך כמו שחוקרים רוצים, זה יהיה טיפול עצום עבור אנשים שעברו [התקפי לב]", אומר ד"ר נגבי. "זה רעיון פרוע" - אבל זה יכול אולי לעבוד.

ד"ר וו וצוותו טוענים כי Synechococcus מאזנת משוואה כימית המתקבלת על ידי התקף לב. השימוש באור כדלק למזון עשוי להיות מושג חדש ללב אנושי, אך זהו כובע ישן לצינו-בקטריות בבתי הגידול הטבעיים שלהם.

בעוד שמרטי, המיקרוביולוג הסביבתי באירווין, התרשם מכושר ההמצאה של הקרדיולוגים , הרעיון של חשיבות ציאנובקטריות קריטיות לחיים אינו חדש. מיקרוביולוגים סביבתיים חוקרים ציאנובקטריה כמו Synechococcus בדיוק מכיוון שהם משפיעים בצורה כה עמוקה על הסביבה הגלובלית. "זה ממש מילולי במקרה הזה", הוא אומר על המחקר, "אבל זה גם ממש מילולי באוקיינוס, בהתחשב בכך שחצי מהחמצן שאנו נושמים מגיע מפיטופלנקטון."

"היה מרתק שהם יוכלו להשתמש באורגניזם כה זעיר כדי לנקות את הפסולת במערכת, " הוא מוסיף ומתייחס לאופן שבו ציאנובקטריה במחקר ספגה את הצטברות הפחמן הדו-חמצני והשתמשה בו לצילום פוטוסינתיס, ממש כמו בטבע. "הם מספקים שם חמצן בדיוק כמו שהם עושים באוקיאנו כדי לחיות."

המחקר שנערך לאחרונה אינו אלא הוכחת מושג, אך מדענים נמצאים כעת בדרך לנסות את הטכניקה במקצועות אנושיים. בשלב הבא הם ינסו את זה במודלים גדולים יותר של בעלי חיים, הקרובים יותר לבני אדם, והם עובדים על דרכים להעביר ולהאיר אור על ציאנובקטריה ללא ניתוח לב פתוח. הם שוקלים אפילו לערוך גנטית את Synechococcus בכדי לגרום לפורצים לשחרר יותר סוכר.

עבור קרדיולוגים רבים שורש הבעיה נעוץ לא בניהול התקפי לב לאחר התרחשותם, אלא במניעתם מלכתחילה. "טיפול בחולים לאחר התקף לב כמו לנסות לשים מנעול על אסם לאחר גניבת הסוסים", אומר ד"ר נגהבי ומצביע כי מרבית הטיפולים מעכבים רק אי ספיקת לב. אולם בהתחשב בעובדה שכל כך הרבה אמריקאים אכן סובלים מהתקפי לב - וכנראה שימשיכו לעשות כן - פיתוח טיפולים חדשניים שיסייעו להם להתאושש עדיין שווה את המאמץ, אומר ד"ר כהן.

אפילו משהו לא סביר כמו ניסיון להחליף דם באמצעות ציאנובקטריה, הוא אומר, יכול לעזור להציל חיים. האתגר, כלשונו, "הוא לא דבר שאני לוקח בקלילות."

צריך לתקן התקף לב? נסה פוטוסינתזה