ציוץ המטענים החשמליים הזעירים בתאים יכול להילחם בזיהום

רובנו יודעים שתאי עצב ותאים אחרים במערכת העצבים משתמשים בחשמל כדי לתקשר. אולם מה שלמדו המדענים בעשורים האחרונים הוא שכל התאים בגוף עושים זאת, משתמשים בחשמל כדי "לדבר" זה עם זה ולקבל החלטות לגבי צמיחה והתפתחות.

תוכן קשור

• תולעים ערופות אלה צומחות זיכרונות ישנים לצד ראשים חדשים

כעת, חוקרים מאוניברסיטת טאפטס גילו כי מניפולציה במטען החשמלי של תאים יכולה להגביר את יכולתו של אורגניזם להילחם בזיהום. בעוד שהמחקר נערך על עוברים ראשניים, אם התופעה נכונה בבני אדם זה יכול להיות דרך חדשה להילחם במחלות. יש לזה גם פוטנציאל להוביל לדרכים חדשות לתיקון פציעות, אפילו יום אחד, לסייע בהתחדשות חלקי הגוף.

מיכאל לוין, פרופסור לביולוגיה מטפטס שהוביל את המחקר, הוא כיוון חדש מדהים ברפואה שהוא הרבה מעבר לזיהום בלבד.

כל תא בגוף חי מכיל מטען חשמלי זעיר, המוגדר כהבדל בין אטומים טעונים משני צדי קרום התא. לוין, שחוקר את המטענים הללו במשך שנים, העלה השערה כי נימול התאים - צמצום הפרש המטען בין התא לתוכו - יכול לעזור לגוף להילחם בזיהום.

במחקר שפורסם היום ברפואה רגנרטיבית של npj, החוקרים השתמשו בתרופות כדי לנטרל תאים של עוברים ראשנים. לאחר מכן הם הדביקו את העוברים באי קולי . בעוד ש -50 עד 70 אחוז מהתריסים הרגילים שנדבקו באי קולי נפטרו, רק 32 אחוז מהזעזעונים עם תאים depolarized.

אולם החוקרים עדיין היו צריכים לוודא כי תרופות אכן משנות את המטענים החשמליים של תאי הראשן, ולא רק הורגים ישירות את ה- E. coli . אז הם הזריקו תאי ראשן עם RNA messenger (mRNA) המקודדים למידע כדי לזלזל ישירות מתאי הראשן. גישה זו פעלה באופן דומה לטיפול התרופתי, והצביעה על כך שזו קיטוב ולא התרופות הנלחמות בזיהום.

"ההשפעה לא הייתה על החיידקים, זה היה על המארח", אומר לוין.

ישנם שני סוגים של מערכות חיסון הקיימות בכל בעלי החוליות, החל מדחבי ראש לבני אדם. יש את המערכת החיסונית האדפטיבית, שעובדת על ידי חשיפה לפתוגן ספציפי. לאחר שתקבל חיסון, מערכת החיסון האדפטיבית "זוכרת" את הפתוגן ויכולה להילחם נגדו אם תיחשף שוב. כך גם אם אתה חשוף לפתוגן בטבע, כמו אם אתה תופס אבעבועות רוח. מערכת החיסון האדפטיבית יודעת להילחם בה, כך שהרבה פחות סביר שתתפוס אותה שוב. אך מערכת החיסון האדפטיבית פועלת רק על פתוגנים שהיא מזהה, כך שהיא לא יכולה לעזור אם אתה נחשף למשהו חדש לחלוטין. ואז יש את המערכת החיסונית המולדת, שמתפתחת ברגעים הראשונים שלך כביצית מופרית. זה תוקף כל פתוגן באמצעות תאי דם מיוחדים ומתווכים כימיים.

הדפולריזציה עובדת עם המערכת החיסונית המולדת, עוזרת לה לשאוף יותר מהכוחות, כמו מקרופאגים (סוג של תא לבן לבן שנלחם בזיהום), הנחוצים למאבק בזיהום. עדיין לא ברור מדוע זה עובד, אך ככל הנראה זה קשור לתמרון המסלולים המשמשים לתקשורת עם מערכת החיסון המולדת.

ידוע גם שמערכת החיסון המולדת עוזרת גם לאורגניזמים להתחדש ולתקן רקמות. לוין וצוותו ידעו כי ראשנים עם קטיעת זנבותיהם מראים קיטוב בתאים שלהם. אז הם הרכיבו את הרמזים, הם תהו אם אם כן, ראשנים פצועים יוכלו להילחם בזיהום בצורה טובה יותר. אז הם קטעו את זנבות הראשן והדביקו אותם ב- E. coli . למעשה, הראשים האלה היו מסוגלים יותר להילחם בזיהום.

ראש ההדק הזה לא נדבק ב- E. coli. יש לו רמה נמוכה יחסית של לויקוציטים הלוחמים בזיהומים (באדום). (Tufts) ראש ההדחה הזה נדבק ב- E. coli בעקבות depolarization של התאים שלו. יש לו רמה גבוהה יחסית של לויקוציטים הלוחמים בזיהומים (באדום). (Tufts)

אך האם טכניקת המניפולציה הבי-אלקטרונית הזו תעבוד על בני אדם?

"הטכנולוגיה העיקרית בה אנו משתמשים, שהיא שימוש בתרופות וגם mRNA של תעלות יון, כדי לנטרל תאים אלה, שניתן להשתמש בהם בכל יצור", אומר לוין. "למעשה עשינו את זה באורגניזמים כולל תאים אנושיים."

חלק מהתרופות בהן ניתן להשתמש להפחתת תאים כבר מאושרות לבני אדם. הם כוללים תרופות נגד טפילים ותרופות להפרעות קצב לב והתקפים. לוין מכנה תרופות אלה "יון תרופות", שכן הן משנות את הקיטוב של התא.

הצוות עובר לדגמי מכרסמים. אם זה מצליח, בדיקות אנושיות עשויות להיות בדרך.

אך יתכנו אתגרים ביישום שיטה העובדת על ראשנים ראשיים על אחת העובדת על בעלי חיים שאינם עובריים. המסלולים הקיימים במהלך התפתחות העוברית המאפשרים את התריסות התאים ומפעילים את מערכת החיסון עשויים שלא להיות קיימים לאחר הלידה.

"בין אם אנו יכולים להגיב עליהם ללא השפעות שליליות בלא ידוע, " אומר ז'אן פרנסואה פאר, מקורב במעבדה של לוין והסופר הראשון בעיתון.

בנוסף למחקר ההשפעות של קיטוב על זיהום, המעבדה של לוין בודקת כיצד מניפולציה ביו-אלקטרונית יכולה לסייע במאבק בסרטן, תיקון מומים מולדים ואף לחדש איברים או גפיים. הצוות משער כי ניתן לשנות את האופן בו תאים מעבירים באופן חשמלי את החלטותיהם לגבי צמיחה והתפתחות, ולהניע אותם "להחליט" לצמוח מחדש, נניח, אצבע אבודה.

"אנו עובדים על שיפור יכולת ההתחדשות", אומר לוין. "בסופו של דבר המטרה היא להיות מסוגלים לחדש כל איבר שנפגע. זה נשמע כמו מדע בדיוני, אבל בשלב מסוים נוכל לצמוח את הדברים האלה בחזרה. "