Suurin osa meistä tietää, että hermostojärjestelmän neuronit ja muut solut käyttävät sähköä kommunikointiin. Mutta mitä tutkijat ovat oppineet viime vuosikymmeninä, on, että kaikki kehon solut tekevät niin, käyttävät sähköä “puhua” keskenään ja tehdä kasvua ja kehitystä koskevia päätöksiä.
Asiaan liittyvä sisältö
- Nämä dekapitoidut matoja kasvattavat vanhoja muistoja yhdessä uusien päiden kanssa
Nyt Tuftsin yliopiston tutkijat ovat huomanneet, että solujen sähkövarauksen manipulointi voi lisätä organismin kykyä torjua infektioita. Vaikka tutkimusta tehtiin juurikalan alkioista, jos ilmiö pitää paikkansa ihmisillä, se voi olla uusi tapa torjua tauteja. Sillä on myös potentiaalia johtaa uusiin tapoihin korjata vammoja jopa yhtenä päivänä, auttaen kehon osien uudistumista.
"Bioelektrisyys on hämmästyttävä uusi suunta lääketieteessä, joka menee huomattavasti pidemmälle kuin vain infektiot", sanoo tutkimuksen johtaneen Tuftsin biologian professori Michael Levin.
Jokainen elävän kehon solu sisältää pienen sähkövarauksen, joka määritetään erotuksena solujen membraanin molemmin puolin ladattujen atomien välillä. Levin, joka on opiskellut näitä varauksia vuosia, oletti, että solujen depolarisointi - vähentämällä solun sisä- ja ulkopuolen varauseroa - voisi auttaa kehoa torjumaan tartuntaa.
Tänään julkaisussa npj Regenerative Medicine julkaistussa tutkimuksessa tutkijat käyttivät lääkkeitä juurikalan alkioiden solujen depolisointiin . Sitten he tartuttivat alkioita E. colilla . Vaikka 50–70 prosenttia tavallisista E. colilla tartunnan saaneista juoksevista kuoli, vain 32 prosenttia depolarisoituneilla soluilla varustetuista juontopurista kuoli.
Mutta tutkijoiden piti silti varmistaa, että lääkkeet todella muuttivat juokkasien "solujen" sähkövarauksia, eivät vain tappaen E. colia . Joten he ruiskuttivat kurkku-soluja Messenger-RNA: lla (mRNA), jota oli koodattu tiedoilla, niin että juontainpoikasten solut poistetaan suoraan. Tämä lähestymistapa toimi samalla tavalla kuin lääkehoito, mikä viittaa siihen, että se on depolarisaatio eikä infektiota torjuvat lääkkeet.
"Vaikutus ei ollut bakteereihin, vaan isäntään", Levin sanoo.
Kaikissa selkärankaisissa on kahta tyyppiä immuunijärjestelmiä, juontaloista ihmisiin. Siellä on mukautuva immuunijärjestelmä, joka toimii altistumalla tietylle patogeenille. Kun olet saanut rokotteen, adaptiivinen immuunijärjestelmä ”muistaa” taudinaiheuttajan ja voi taistella sitä vastaan, jos altistat uudelleen. Sama pätee, jos olet alttiina patogeenille luonnossa, kuten jos saisit vesirokkoa. Adaptiivinen immuunijärjestelmä osaa taistella sitä vastaan, joten et todennäköisesti koskaan saa sitä uudestaan. Mutta mukautuva immuunijärjestelmä toimii vain sen tunnistamiin taudinaiheuttajiin, joten se ei voi auttaa, jos olet alttiina jollekin aivan uudelle. Sitten on synnynnäinen immuunijärjestelmä, joka kehittyy varhaisimmissa hetkissä hedelmöitettynä munana. Se hyökkää kaikkiin taudinaiheuttajiin käyttämällä erityisiä verisoluja ja kemiallisia välittäjiä.
Depolarisaatio toimii synnynnäisen immuunijärjestelmän kanssa, auttaen sitä marssaamaan enemmän voimia, kuten makrofageja (erään tyyppisiä infektiota torjuvia valkosoluja), jotka ovat tarpeen tartunnan torjumiseksi. Ei ole vielä selvää, miksi tämä toimii, mutta todennäköisesti sillä on jotain tekemistä synnynnäisen immuunijärjestelmän kanssa kommunikointiin käytettyjen polkujen manipuloinnin kanssa.
Tiedetään myös, että synnynnäinen immuunijärjestelmä auttaa organismeja myös uudistamaan ja parantamaan kudoksia. Levin ja hänen tiiminsä tiesivät, että nenämunat, joilla on häntä amputoitu, osoittavat depolarisaatiota soluissaan. Joten asettamalla vihjeet yhteen, he ihmettelivät, pystyisikö loukkaantuneet napanuorat torjumaan tartuntoja paremmin. Joten he amputoivat kurkkujen pyrstöt ja tartuttivat ne E. colilla . Nuo kurkut, jotka itse asiassa pystyivät paremmin torjumaan tartuntaa.
Tätä suikaleenpoikaa ei ole tartunnan saanut E. colilla. Sillä on suhteellisen alhainen infektiota torjuvien valkosolujen määrä (punaisella). (Tufts) 
Tämä kurkku on saanut tartunnan E. colilla sen solujen depolarisaation jälkeen. Sillä on suhteellisen korkea infektiota torjuvien valkosolujen määrä (punaisella). (Tufts) Mutta toimiiko tämä bioelektrisillä manipulointitekniikoilla ihmisiä?
"Tärkein tekniikka, jota käytämme, on lääkkeiden ja myös ionikanavan mRNA: n käyttö niiden solujen depolarisoimiseksi, joita voidaan käyttää missä tahansa olennossa", Levin sanoo. "Itse asiassa olemme tehneet sen organismeissa, mukaan lukien ihmisen solut."
Jotkut lääkkeistä, joita voidaan käyttää solujen depolarisointiin, on jo hyväksytty ihmisille. Ne sisältävät loislääkkeitä ja sydämen rytmihäiriöiden ja kouristuskohtausten lääkkeitä. Levin kutsuu näitä lääkkeitä "iono farmaseuttisiksi", koska ne muuttavat solun polarisaatiota.
Joukkue on siirtymässä jyrsijämalleihin. Jos se onnistuu, ihmistestaus voi olla tiellä.
Mutta alkion epälangoilla toimivan menetelmän soveltamisessa muihin kuin alkion eläimiin voi olla haasteita. Alkion kehityksen aikana läsnä olevat reitit, jotka sallivat solujen depolarisoitumisen ja aktivoivat immuunijärjestelmän, eivät välttämättä ole läsnä syntymän jälkeen.
"Voimmeko reagoida heihin ilman haitallisia vaikutuksia tuntemattomiin", sanoo Jean-François Paré, Levinin laboratorion tutkija ja ensimmäinen kirjoittaja.
Depolarisaation vaikutuksia infektioihin tutkiessaan Levinin laboratoriossa tarkastellaan myös, kuinka bioelektrisyyden manipulointi voi auttaa torjumaan syöpää, korjata syntymävaurioita ja jopa elvyttää elimiä tai raajoja. Ryhmä olettaa, että on mahdollista muuttaa tapaa, jolla solut ilmoittavat sähköisesti kasvua ja kehitystä koskevat päätöksensä, ohjaamalla heitä "päättämään" kasvaa, esimerkiksi kadonnut sormi.
"Pyrimme parantamaan uudistuskykyä", Levin sanoo. Viime kädessä tavoitteena on pystyä uudistamaan kaikki vaurioituneet elimet. Se kuulostaa sci-fi: ltä, mutta pystymme jossain vaiheessa kasvattamaan nämä asiat takaisin. ”
