Väčšina z nás vie, že neuróny a ďalšie bunky v nervovom systéme používajú na komunikáciu elektrinu. Vedci sa však v posledných desaťročiach dozvedeli, že všetky bunky v tele to robia pomocou elektriny, aby sa navzájom „rozprávali“ a rozhodovali o raste a vývoji.
Súvisiaci obsah
- Tieto dekapitované červy obnovujú staré spomienky spolu s novými hlavami
Vedci z Tufts University teraz objavili, že manipulácia s elektrickým nábojom buniek môže zvýšiť schopnosť organizmu bojovať s infekciou. Aj keď sa výskum týkal embryí žabiek, pokiaľ by tento jav u ľudí platil, mohol by to byť nový spôsob boja proti chorobám. Má tiež potenciál viesť k novým spôsobom napravenia zranení, dokonca jedného dňa a pomôcť regenerovať časti tela.
„Bioelektrika je úžasný nový smer v medicíne, ktorý ďaleko presahuje iba infekciu, “ hovorí Michael Levin, profesor biológie v spoločnosti Tufts, ktorý viedol výskum.
Každá bunka v živom tele obsahuje malý elektrický náboj, ktorý je definovaný ako rozdiel medzi nabitými atómami na oboch stranách membrány bunky. Levin, ktorý tieto poplatky študuje už roky, predpokladal, že depolarizácia buniek - zníženie rozdielu v náboji medzi vnútornou a vonkajšou časťou bunky - by mohla pomôcť telu bojovať proti infekcii.
V štúdii, ktorá bola dnes uverejnená v npj Regenerative Medicine, vedci použili lieky na depolarizáciu buniek embryí. Potom embryá infikovali E. coli . Kým 50 až 70 percent bežných pulčiat infikovaných E. coli zomrelo, iba 32 percent pulzov s depolarizovanými bunkami áno.
Vedci však stále potrebovali uistiť sa, že drogy skutočne menia elektrické náboje buniek bunky pulci, nielen že priamo zabíjajú E. coli . Injektovali tak pulzujúce bunky s messengerovou RNA (mRNA) kódovanou informáciami na priamu depolarizáciu buniek pulčiek. Tento prístup fungoval podobne ako pri liečbe drogami, čo naznačuje, že ide o depolarizáciu, a nie o lieky, ktoré bojujú s infekciou.
"Účinok nebol na baktérie, ale na hostiteľa, " hovorí Levin.
Vo všetkých stavovcoch sú prítomné dva typy imunitných systémov, od pulcov po človeka. Je tu adaptívny imunitný systém, ktorý funguje tak, že je vystavený špecifickému patogénu. Po podaní očkovacej látky si adaptívny imunitný systém „pamätá“ patogén a môže proti nemu bojovať, ak ste znova vystavení. To isté platí, ak ste vo voľnej prírode vystavení patogénu, akoby ste chytili kiahne kiahní. Adaptívny imunitný systém vie, ako proti nemu bojovať, takže je oveľa menej pravdepodobné, že ho znova chytíte. Adaptívny imunitný systém však funguje iba na patogénoch, ktoré rozpoznáva, takže mu nemôže pomôcť, ak ste vystavení niečomu úplne novému. Potom je tu vrodený imunitný systém, ktorý sa vyvíja vo vašich najskorších chvíľach ako oplodnené vajíčko. Napadá akýkoľvek patogén pomocou špeciálnych krvných buniek a chemických mediátorov.
Depolarizácia pracuje s vrodeným imunitným systémom a pomáha jej prišliapať viac síl, ako sú makrofágy (typ bielych krviniek bojujúcich proti infekciám), potrebné na boj proti infekcii. Zatiaľ nie je jasné, prečo to funguje, ale pravdepodobne to má niečo spoločné s manipuláciou s cestami používanými na komunikáciu s vrodeným imunitným systémom.
Je tiež známe, že vrodený imunitný systém tiež pomáha organizmom regenerovať a opravovať tkanivá. Levin a jeho tím vedeli, že žubrienky, ktoré majú amputované chvosty, vykazujú v bunkách depolarizáciu. Keď teda dali dohromady stopy, premýšľali, či by zranené žubrienky neboli schopné lepšie bojovať s infekciou. Amputovali chvosty pulcov a infikovali ich E. coli . Tieto žubrienky boli v skutočnosti lepšie schopné bojovať s infekciou.
Tento pulec nebol infikovaný E. coli. Má pomerne nízku hladinu leukocytov bojujúcich s infekciou (v červenej farbe). (Tufts) 
Tento pulec bol infikovaný E. coli po depolarizácii jeho buniek. Má pomerne vysokú hladinu leukocytov bojujúcich proti infekciám (v červenej farbe). (Tufts) Bude však táto technika manipulácie s bioelektrikou fungovať na ľuďoch?
"Hlavnú technológiu, ktorú používame, ktorou je používanie liekov a tiež mRNA iónového kanála na depolarizáciu tých buniek, ktoré sa dajú použiť v akomkoľvek tvore, " hovorí Levin. "V skutočnosti sme to urobili v organizmoch vrátane ľudských buniek."
Niektoré z liekov, ktoré sa dajú použiť na depolarizáciu buniek, sú už pre človeka schválené. Zahŕňajú antiparazitiká a lieky na arytmie a záchvaty srdca. Levin tieto lieky nazýva „ionoceutika“, pretože menia polarizáciu bunky.
Tím prechádza na modely hlodavcov. Ak je to úspešné, testovanie ľudí by mohlo byť na ceste.
Pri aplikácii metódy, ktorá pracuje na embryonálnych pulcech, na metódu, ktorá funguje na ne-embryonálnych zvieratách, však môžu nastať problémy. Dráhy prítomné počas embryonálneho vývoja, ktoré umožňujú bunkám depolarizáciu a aktiváciu imunitného systému, nemusia byť prítomné po narodení.
„Či ich dokážeme alebo dokážeme reaktívne reagovať bez neznámych účinkov, “ hovorí Jean-François Paré, výskumný pracovník v Levinovom laboratóriu a prvý autor v práci.
Okrem skúmania účinkov depolarizácie na infekciu sa Levinovo laboratórium zameriava aj na to, ako môže manipulácia s bioelektrikou pomôcť v boji proti rakovine, oprave vrodených chýb a dokonca regenerácii orgánov alebo končatín. Tím predpokladá, že je možné zmeniť spôsob, akým bunky elektricky komunikujú o svojich rozhodnutiach o raste a vývoji, a usmerňujú ich tak, aby sa „rozhodli“ znovu dorásť, povedzme, strateným prstom.
"Pracujeme na zlepšení regeneračnej schopnosti, " hovorí Levin. „Konečným cieľom je byť schopný regenerovať všetky poškodené orgány. Znie to ako sci-fi, ale v určitom okamihu budeme schopní tieto veci pestovať späť. “
