Οι περισσότεροι από εμάς γνωρίζουμε ότι οι νευρώνες και άλλα κύτταρα του νευρικού συστήματος χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια για να επικοινωνούν. Αλλά οι επιστήμονες που έχουν μάθει τις τελευταίες δεκαετίες είναι ότι όλα τα κύτταρα του σώματος το κάνουν αυτό, χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια για να "μιλάνε" ο ένας στον άλλο και να λαμβάνουν αποφάσεις σχετικά με την ανάπτυξη και την ανάπτυξη.
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτά τα αποκεφαλισμένα σκουλήκια ξαναπαίρνουν τις παλιές αναμνήσεις μαζί με τους νέους αρχηγούς
Τώρα, οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Tufts ανακάλυψαν ότι ο χειρισμός του ηλεκτρικού φορτίου των κυττάρων μπορεί να αυξήσει την ικανότητα του οργανισμού να καταπολεμά τις λοιμώξεις. Ενώ η έρευνα αφορούσε έμβρυα μανιταριών, αν το φαινόμενο ισχύει στους ανθρώπους, θα μπορούσε να είναι ένας νέος τρόπος καταπολέμησης των ασθενειών. Έχει επίσης τη δυνατότητα να οδηγήσει σε νέους τρόπους για την αποκατάσταση των τραυματισμών, ακόμη και μια μέρα, βοηθώντας την αναγέννηση των τμημάτων του σώματος.
"Η βιοηλεκτρική ενέργεια είναι μια εκπληκτική νέα κατεύθυνση στην ιατρική που ξεπερνάει μόνο τη μόλυνση", λέει ο Michael Levin, καθηγητής βιολογίας στο Tufts, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
Κάθε κύτταρο σε ένα ζωντανό σώμα περιέχει ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό φορτίο, που ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ φορτισμένων ατόμων εκατέρωθεν της μεμβράνης του κυττάρου. Ο Levin, ο οποίος έχει μελετήσει αυτές τις κατηγορίες εδώ και χρόνια, υποθέτει ότι η αποπόλωση των κυττάρων - μειώνοντας τη διαφορά επιβάρυνσης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού της κυψέλης - θα μπορούσε να βοηθήσει έναν οργανισμό να καταπολεμήσει τις λοίμωξεις.
Στη μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε σήμερα στο npj Regenerative Medicine, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φάρμακα για την αποπόλωση των κυττάρων των εμβρυϊκών μανιταριών. Έπειτα μολύνθηκαν τα έμβρυα με Ε. Coli . Ενώ πέθανε το 50 έως 70 τοις εκατό των συνηθισμένων μάγουλων που μολύνθηκαν με E. coli, μόνο το 32 τοις εκατό των μάγουλων με αποπολωμένα κύτταρα έκανε.
Ωστόσο, οι ερευνητές χρειάστηκαν ακόμα να βεβαιωθούν ότι τα φάρμακα άλλαζαν πραγματικά τα ηλεκτρικά φορτία των κυττάρων των κουνουπιών, όχι μόνο να σκοτώνουν το Ε. Coli άμεσα. Έτσι, έκαναν έγχυση κυττάρων μανιταριών με αγγελιαφόρο RNA (mRNA) που κωδικοποιήθηκε με πληροφορίες για την αποπόλωση των κυττάρων των μάγουλων απευθείας. Αυτή η προσέγγιση δούλεψε παρόμοια με τη φαρμακευτική αγωγή, υποδηλώνοντας ότι είναι η αποπόλωση και όχι τα φάρμακα που καταπολεμούν τη μόλυνση.
"Η επίδραση δεν ήταν στα βακτηρίδια, ήταν στον οικοδεσπότη, " λέει ο Levin.
Υπάρχουν δύο τύποι ανοσοποιητικού συστήματος που υπάρχουν σε όλα τα σπονδυλωτά, από τους μανταλάκια μέχρι τους ανθρώπους. Υπάρχει το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο λειτουργεί με έκθεση σε συγκεκριμένο παθογόνο παράγοντα. Αφού αποκτήσετε ένα εμβόλιο, το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα "θυμάται" τον παθογόνο παράγοντα και μπορεί να καταπολεμήσει το αν είναι εκ νέου εκτεθειμένο. Το ίδιο ισχύει και αν είστε εκτεθειμένοι σε παθογόνο σε άγρια φύση, σαν να τραβάτε την ανεμοβλογιά. Το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα ξέρει πώς να το καταπολεμήσει, οπότε είναι πολύ λιγότερο πιθανό να το πιάσετε ξανά. Αλλά το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα λειτουργεί μόνο σε παθογόνους παράγοντες που αναγνωρίζει, οπότε δεν μπορεί να βοηθήσει αν εκτίθεται σε κάτι εντελώς νέο. Στη συνέχεια, υπάρχει το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο αναπτύσσεται στις πρώτες σας στιγμές ως γονιμοποιημένο ωάριο. Επιτίθεται σε οποιοδήποτε παθογόνο χρησιμοποιώντας ειδικά κύτταρα αίματος και χημικούς μεσολαβητές.
Η αποπόλωση λειτουργεί με το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα, βοηθώντας τον να συγκεντρώνει περισσότερες δυνάμεις, όπως τα μακροφάγα (ένα είδος λευκών αιμοσφαιρίων που καταπολεμούν τη μόλυνση), που είναι απαραίτητα για την καταπολέμηση της λοίμωξης. Δεν είναι ακόμη σαφές γιατί αυτό λειτουργεί, αλλά πιθανότατα έχει να κάνει με το χειρισμό των οδών που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία με το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα.
Είναι επίσης γνωστό ότι το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα βοηθά επίσης τους οργανισμούς να αναγεννήσουν και να επισκευάσουν τους ιστούς. Ο Levin και η ομάδα του γνώριζαν ότι οι μανταλάκια που έχουν ακρωτηριασμένες ουρές δείχνουν αποπόλωση στα κύτταρα τους. Έτσι, τοποθετώντας τις ενδείξεις μαζί, αναρωτήθηκαν αν οι τραυματίες μανταλάκια θα μπορούσαν επομένως να καταπολεμήσουν καλύτερα τη μόλυνση. Έτσι, ακρωτηριασούσαν τις ουρές των μανταρινιών και τους μολύνουν με E. coli . Αυτοί οι μανταλάκια ήταν, στην πραγματικότητα, πιο ικανοί να καταπολεμήσουν τη μόλυνση.
Αυτός ο μύλος δεν έχει μολυνθεί με E. coli. Έχει σχετικά χαμηλό επίπεδο λευκοκυττάρων που καταπολεμούν τη μόλυνση (με κόκκινο χρώμα). (Tufts) 
Αυτός ο μύλος έχει μολυνθεί με Ε. Coli μετά από αποπόλωση των κυττάρων του. Έχει σχετικά υψηλό επίπεδο λευκοκυττάρων που καταπολεμούν τη μόλυνση (με κόκκινο χρώμα). (Tufts) Αλλά αυτή η τεχνική χειρισμού βιοηλεκτρικής ενέργειας θα λειτουργήσει στον άνθρωπο;
"Η κύρια τεχνολογία που χρησιμοποιούμε, η οποία είναι η χρήση φαρμάκων και mRNA διαύλου ιόντων για την αποπόλωση αυτών των κυττάρων, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε πλάσμα", λέει ο Levin. "Στην πραγματικότητα το έχουμε κάνει σε οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων κυττάρων."
Μερικά από τα φάρμακα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποπόλωση των κυττάρων έχουν ήδη εγκριθεί για τον άνθρωπο. Περιλαμβάνουν αντιπαρασιτικά και φάρμακα για καρδιακές αρρυθμίες και επιληπτικές κρίσεις. Ο Levin ονομάζει αυτά τα φάρμακα «ιονοεκφυλιστικά», καθώς αλλάζουν την πόλωση του κυττάρου.
Η ομάδα κινείται σε μοντέλα τρωκτικών. Αν αυτό είναι επιτυχές, οι ανθρώπινες δοκιμές θα μπορούσαν να είναι κάτω από το δρόμο.
Ωστόσο, μπορεί να υπάρξουν προκλήσεις στην εφαρμογή μιας μεθόδου που λειτουργεί σε εμβρυϊκούς μανταλάκια σε μια που λειτουργεί σε μη εμβρυονικά ζώα. Οι διαδρομές που υπάρχουν κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης που επιτρέπουν στα κύτταρα να αποπολωθούν και να ενεργοποιήσουν το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να μην είναι παρόντες μετά τη γέννηση.
«Είτε μπορούμε να τις αντιδράσουμε χωρίς αρνητικές συνέπειες στο άγνωστο», λέει ο Jean-François Paré, ερευνητικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Levin και ο πρώτος συγγραφέας στο έγγραφο.
Εκτός από τη μελέτη των επιπτώσεων της αποπόλωσης στη λοίμωξη, το εργαστήριο του Levin εξετάζει επίσης πώς ο χειρισμός της βιοηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να βοηθήσει στην καταπολέμηση του καρκίνου, την αποκατάσταση των γενετικών ανωμαλιών και ακόμη και την αναγέννηση των οργάνων ή των άκρων. Η ομάδα υποθέτει ότι είναι δυνατό να αλλάξει ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα μεταδίδουν ηλεκτρικά τις αποφάσεις τους για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη, καθοδηγώντας τους να "αποφασίσουν" να αναγεννηθούν, ας πούμε, ένα χαμένο δάκτυλο.
"Εργαζόμαστε για την ενίσχυση της αναγεννητικής ικανότητας", λέει ο Levin. "Τελικά ο στόχος είναι να είναι σε θέση να αναγεννήσει οποιοδήποτε όργανο που έχει υποστεί βλάβη. Ακούγεται σαν sci-fi, αλλά σε κάποιο σημείο θα μπορέσουμε να τα ξανακάνουμε ».
