211service.com
En virus, der genopbygger beskadigede nerver
Vira, der efterligner støttende nervevæv, kan en dag hjælpe med at regenerere skadede rygmarv. Mens andre vævstekniske materialer skal syntetiseres og formes i laboratoriet, har gensplejsede vira fordelen af at være selvreplikerende og selvsamlende. De kan designes til at udtrykke cellevenlige proteiner på deres overflader og, med lidt lokkemidler, laves om til komplekse vævslignende strukturer. Foreløbige undersøgelser viser, at stilladser lavet ved hjælp af en type virus kaldet en bakteriofag (eller fag), som inficerer bakterier, men ikke kan invadere dyreceller, kan understøtte væksten og organiseringen af nerveceller.
Virale stilladser: Denne fiber er lavet af milliarder af vira og bliver undersøgt som et vævsteknisk stillads. Fiberen hjælper progenitorceller med at vokse til neuroner.
Forskere, der arbejder med vævsteknologi, håber på til sidst at være i stand til at bruge en patients egne celler til at dyrke erstatningsvæv til beskadigede hjerter, lever og nerver. Men det har vist sig svært at efterligne strukturen og funktionen af kroppens væv. Matricer af støttende, fibrøse proteiner opretholder cellerne i hjertet, lungerne og andre væv i kroppen. Disse stilladser giver både strukturel støtte og kemiske signaler, der gør det muligt for et organ eller nervevæv at fungere korrekt.
Nogle biologiske ingeniører bruger stilladser lavet af polymerer til at forsøge at efterligne den understøttende matrix af ægte væv. Seung-Wuk Lee , en bioingeniør ved University of California, Berkeley, har vendt sig til vira i stedet for. Virus er smarte materialer, siger han. Når du først har konstrueret genomet, kan du lave milliarder af fager, og de er selvreplikerende materialer. Den fag, som Lee arbejder med, kaldet M13, er lang og tynd ligesom proteinfibrene, der udgør de cellulære matricer inde i kroppen.
Først manipulerede Lee og hans kollega Anna Merzlyak M13 til at vise nervevenlige proteiner på deres ydre pels. Disse proteiner er kendt for at hjælpe nerveceller med at proliferere, klæbe og udvide sig til lange fiberlignende former. Dernæst dyrkede forskerne et stort antal af vira i bakteriecelleværter og satte dem i en opløsning indeholdende neurale stamceller. Disse celler er mere fuldt udviklede end stamceller, men de er stadig unge og skal lokkes til at danne nyt væv. I opløsningen retter vira sig op som en flydende krystal, siger Lee. Han og Merzlyak brugte pipetter til at injicere opløsningen i agar, et Jell-O-lignende celledyrkningsmedium, hvilket skabte lange, nerve-lignende fibre af virussen afbrudt med celler. Progenitorcellerne formerede sig derefter og voksede de lange grene, der er karakteristiske for neuroner. Lee siger, at fagen er velegnet til at lave lange, fiberlignende strukturer såsom nervevæv, men kan også laves til mere komplekse strukturer ved at variere deres koncentration eller manipulere deres position med et magnetfelt.
Lee er ikke den første til at bruge en virus som ingeniørmateriale. Andre forskere har brugt den samme virus til at bygge batterielektroder. Brug af virussen på denne måde blev pioneret af Angela Belcher , nu professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab og i biologisk ingeniørvidenskab ved MIT, og var grundlaget for Lees kandidatarbejde, mens han var i hendes laboratorium. Genmanipulerede fager er allerede blevet godkendt som et antibakterielt fødevarekonserveringsmiddel af U.S. Food and Drug Administration til brug i frokostkød som f.eks. bologna. Fager er også under undersøgelse som en potentiel behandling for kroniske bakterielle infektioner.
MIT Institut professor Robert Langer siger, at Lees arbejde er interessant fra et materialeperspektiv, men han advarer om, at dets praktiske funktion skal fastslås gennem in vivo-studier.
Lee siger, at hans gruppe planlægger at etablere sikkerheden ved fagstilladser hos levende dyr næste gang. M13 har et godt sikkerhedsresultat og er ikke i stand til at inficere mennesker. Alligevel bliver Berkeley-forskerne nødt til at undersøge, hvordan et dyrs immunsystem reagerer på de virale stilladser og bevise, at de tilskynder til nerveregenerering, når de først er inde i kroppen. Lee håber, at det virale system med tiden vil blive brugt til at regenerere neuroner hos patienter med rygmarvsskader.