Enamik meist teab, et neuronid ja muud närvisüsteemi rakud kasutavad suhtlemiseks elektrit. Kuid see, mida teadlased on viimastel aastakümnetel õppinud, on see, et kõik keha rakud teevad seda elektrienergia abil üksteisega “rääkimiseks” ning kasvu ja arengut puudutavate otsuste tegemiseks.
Seotud sisu
- Need mahajäetud ussid kasvatavad koos uute peadega vanu mälestusi
Nüüd on Tuftsi ülikooli teadlased avastanud, et rakkude elektrilaenguga manipuleerimine võib suurendada organismi võimet võidelda nakkusega. Kui teadusuuringud hõlmasid kurgumandlite embrüoid, võib see nähtus inimestes tõeks osutuda uus viis haiguste vastu võitlemiseks. Samuti võib see viia uute vigastuste parandamise viisideni, isegi ühel päeval, aidates kehaosi taastada.
"Bioelektrilisus on meditsiinis hämmastav uus suund, mis ületab palju ainult nakatumise, " ütleb uurimist juhtinud Tuftsi bioloogiaprofessor Michael Levin.
Igas elava keha rakus on pisike elektrilaeng, mis on määratletud kui laetud aatomite erinevus raku membraani mõlemal küljel. Levin, kes on neid tasusid aastaid uurinud, püstitas hüpoteesi, et rakkude depolariseerimine - raku sisemise ja välimise laengu erinevuse vähendamine - võib aidata kehal infektsiooni vastu võidelda.
Täna ajakirjas npj Regenerative Medicine avaldatud uuringus kasutasid teadlased narkootikume embrüote rakkude depolariseerimiseks. Seejärel nakatati embrüod E. coli'ga . Kui 50–70 protsenti tavalistest E. coli-ga nakatunud tampoonidest suri, suri depolariseeritud rakkudega vaid 32%.
Kuid teadlastel oli siiski vaja veenduda, et ravimid muutsid juurestiku tüvede raku elektrilaenguid, mitte ainult E. coli otsest tapmist. Nii et nad süstisid kurikaela rakke messenger RNA-ga (mRNA), mis oli kodeeritud teabe abil, et varblase rakke otse depolariseerida. See lähenemisviis toimis sarnaselt uimastiraviga, osutades, et see on depolarisatsioon ja mitte ravimid, mis võitlevad nakkusega.
“Mõju polnud bakteritele, vaid peremehele, ” räägib Levin.
Kõigil selgroogsetel on kahte tüüpi immuunsussüsteeme, alates hantlitest kuni inimesteni. Seal on adaptiivne immuunsussüsteem, mis toimib kokkupuutel konkreetse patogeeniga. Pärast vaktsiini saamist mäletab adaptiivne immuunsussüsteem patogeeni ja suudab uuesti võideldes selle vastu võidelda. Sama kehtib ka siis, kui olete looduses kokku puutunud mõne patogeeniga, nagu näiteks siis, kui püüate tuulerõugeid. Adaptiivne immuunsussüsteem teab, kuidas sellega võidelda, nii et teil on palju vähem tõenäoline, et te seda kunagi uuesti tabate. Kuid adaptiivne immuunsüsteem töötab ainult nende tuvastatud patogeenide suhtes, nii et see ei saa aidata, kui olete kokku puutunud millegi täiesti uuega. Siis on kaasasündinud immuunsussüsteem, mis areneb kõige varasemal hetkel viljastatud munarakuna. See ründab kõiki patogeene, kasutades spetsiaalseid vererakke ja keemilisi vahendajaid.
Depolarisatsioon toimib kaasasündinud immuunsussüsteemiga, aidates sellel suunata rohkem jõude, näiteks makrofaage (teatud tüüpi nakkusi võitlev valgeverelible), mis on vajalikud nakkuse vastu võitlemiseks. Pole veel selge, miks see töötab, kuid tõenäoliselt on sellel mingit pistmist kaasasündinud immuunsussüsteemiga suhtlemiseks kasutatavate radade manipuleerimisega.
Samuti on teada, et kaasasündinud immuunsussüsteem aitab organismidel ka kudesid taastada ja parandada. Levin ja tema meeskond teadsid, et rästad, kellel on sabad amputeeritud, näitavad rakkudes depolarisatsiooni. Niisiis mõtlesid nad vihjeid kokku, kas vigastatud kurikaelad suudavad nakkusega paremini võidelda. Niisiis amputeerisid nad kurikaelate sabad ja nakatasid neid E. coli'ga . Need kurikaelad olid tegelikult nakkuse vastu paremini võimelised.
Seda kurikaelat pole E. coli nakatunud. Sellel on suhteliselt madal nakkusega võitlevate leukotsüütide tase (punane). (Tutid) 
See astelpaju on pärast selle rakkude depolarisatsiooni nakatunud E. coli. Sellel on suhteliselt kõrge nakkusega võitlevate leukotsüütide tase (punane). (Tutid) Kuid kas see bioelektrilise manipuleerimise tehnika töötab inimestel?
"Peamine tehnoloogia, mida me kasutame, on ravimite ja ka ioonkanalite mRNA kasutamine nende rakkude depolariseerimiseks, mida saab kasutada ükskõik millises olendis, " räägib Levin. "Tegelikult oleme seda teinud organismides, sealhulgas inimese rakkudes."
Mõned ravimid, mida saab kasutada rakkude depolariseerimiseks, on inimestele juba heaks kiidetud. Nende hulka kuuluvad parasiidivastased ravimid ja südame rütmihäirete ja krampide ravimid. Levin nimetab neid ravimeid ionoomilisteks ravimiteks, kuna need muudavad raku polarisatsiooni.
Meeskond liigub näriliste mudelitele. Kui see õnnestub, võib inimkatsete tegemine jääda teele.
Embrüonaalsetel hantlitel töötava meetodi rakendamisel embrüonaalsetel loomadel toimiva meetodi rakendamisel võib siiski esineda probleeme. Embrüonaalse arengu ajal esinevad rajad, mis võimaldavad rakkudel depolariseerida ja aktiveerida immuunsussüsteemi, ei pruugi pärast sündi esineda.
"Kas me suudame neile reageerida ilma kahjulike mõjudeta tundmatuseni või mitte, " ütleb Jean-François Paré, Levini labori teadustöötaja ja esimene paberil töötav autor.
Lisaks depolarisatsiooni nakkusele avalduva mõju uurimisele uurib Levini labor ka seda, kuidas bioelektrilisusega manipuleerimine aitab vähiga võidelda, sünnidefekte parandada ja isegi elundeid või jäsemeid uuendada. Meeskond püstitab hüpoteesi, et on võimalik muuta viisi, kuidas rakud oma kasvu ja arengut puudutavaid otsuseid elektriliselt edastavad, suunates nad otsustama, kas kasvatada näiteks kadunud sõrm.
"Töötame selle nimel, et parandada regenereerimisvõimet, " sõnab Levin. „Lõppkokkuvõttes on eesmärk suuta taastada kõik kahjustatud elundid. See kõlab nagu ulme, kuid mingil hetkel suudame neid asju tagasi kasvatada. ”
