…a konkretnie – w okolicy ogona, chodzi bowiem o kijankę. Naukowcom z Tufts University of Art and Science udało się wreszcie złamać kod bioelektryczny żywego organizmu. Osiągnięcie to przynosi wielką nadzieję osobom niepełnosprawnym fizycznie, ofiarom wypadków, a nawet cierpiącym na choroby nowotworowe.

Powieść angielskiej pisarki Mary Shelley z 1818 roku o depresyjnym naukowcu Wiktorze Frankensteinie, doczekała się niezliczonych adaptacji filmowych. Chociaż historia jest przede wszystkim obszernym studium ludzkiej natury i rozważaniem o moralności i etyce – to większość scenarzystów serwuje nam wyłącznie bajkę o szaleńcu, który stworzył monstrum. „Potwór Frankensteina” kojarzony jest dziś przede wszystkim z manipulacjami ciałem człowieka w sposób daleko wykraczający poza stan wiedzy. Z filmów pamiętamy także to, że naukowiec ożywiał swój twór za pomocą prądu. Mary Shelley – autorka powieści – prawdopodobnie nigdy nie wyobrażała sobie nawet, jak blisko była rzeczywistości…

Badania nad bioelektrycznymi właściwościami organizmów prowadzone są od wielu lat. Po raz pierwszy jednak udało się bezpośrednio doprowadzić do wykształcenia ściśle określonego organu u przedstawiciela kręgowców – w miejscu, w którym teoretycznie wydawało się to niemożliwe.

W 2007 roku badacze z Forsyth Institute doprowadzili do regeneracji ogona kijanki. Dzięki zastosowaniu między innymi skomplikowanej terapii genowej zmienione zostały właściwości elektryczne komórek, co spowodowało wspomniany efekt. Wówczas pojawiła się nadzieja, że za jakiś czas można będzie podobne metody zastosować w przypadku ludzi - do regeneracji uszkodzonego rdzenia kręgowego. Droga od eksperymentów na żabach, do leczenia człowieka jest jednak długa.

Podobne badania prowadzone były również w Tufts University. Pierwszy poważniejszy przełom pojawił się w lutym bieżącego roku. Udało się ustalić wzorce bioelektryczne, które odpowiadają za to, czy w miejscu amputowanego segmentu niewielkiego płazińca odtworzony zostanie „przód” czy „tył”. Trudno mówić tu o odtworzeniu głowy lub ogona jako takich – co wynika po prostu z budowy płazińców. Mimo wszystko jednak osiągnięcie to stało się bardzo ważne dla dalszych badań.

Naukowcom z Tufts University udało się posunąć o krok dalej – i jest to krok niewątpliwie przełomowy w dziejach medycyny. Na ogonie kijanki żaby Xenopus badacze wyhodowali bowiem… oko. Dzięki manipulacjom genetycznym zmieniona została komunikacja elektryczna pomiędzy komórkami organizmu. Komórka umiejscowiona na ogonie Xenopusa otrzymała wzorzec bioelektryczny charakterystyczny wyłącznie dla komórek z których wykształcają się oczy. Naukowcy spodziewali się wystąpienia swego rodzaju mutacji, nie spodziewano się jednak, że w tym miejscu wykształci się rzeczywiście funkcjonalne oko.

„Zgodnie z naszą hipotezą - każda struktura ciała posiada specyficzny wzorzec bioelektryczny” – mówi dla ScienceDaily Vaibhav Pai, autor pierwszej publikacji dotyczącej przytoczonych badań – „używając specyficznego napięcia powierzchniowego (chodzi o sygnały elektryczne – przyp. red) mogliśmy wytworzyć oczy tam, gdzie dotąd wydawało się to niemożliwe. To oznacza, że prawdopodobnie dowolna komórka ciała może być przekształcona w oko”.

Skutki eksperymentu są ogromnie znaczące ze względów medycznych. Umiejętność takiej manipulacji na poziomie komórkowym wytycza zupełnie nowe kierunki przede wszystkim w transplantologii. Może nie tylko pozwolić na skuteczne leczenie np. ofiar wypadków, ale również w przyszłości umożliwić stosunkowo proste odwracanie skutków wad wrodzonych.

Badania będą oczywiście kontynuowane. Naukowcy zamierzają poszerzyć je o inne organy. Głównymi celami eksperymentów – oprócz oczywiście oczu – staną się między innymi: mózg, rdzeń kręgowy oraz całe kończyny.

„Już przedstawiliśmy rdzeń kręgowy - także na przykładzie żaby" - odpowiada Michael Levin, szef zespołu naukowców, na nasze pytanie o przyszłość badań. "Pracujemy nad odkryciem kodu bioelektrycznego. Podobnie jak kod genetyczny, jest to kluczowy zestaw sygnałów. Po zdekodowaniu mogą być one użyte do formowania dowolnej tkanki i prawdopodobnie wytworzenia wielu różnych organów. Sam mechanizm jest zbliżony w przypadku wszystkich żywych organizmów. W doświadczeniach używamy żab, ponieważ tak jest po prostu wygodniej. Jednak kiedy będziemy już w posiadaniu wszystkich informacji i odpowiedniej technologii - można będzie z powodzeniem zastosować je u ludzi, szczególnie w przypadku wad wrodzonych, chorób degeneratywnych, uszkodzeń ciała, a nawet raka".

Trudno niestety jest jednoznacznie określić, kiedy wszystko to będzie możliwe. Z pewnością badania Centrum Regeneratywnej i Rozwojowej Biologii Uniwersytetu Tufts niosą wielką nadzieję dla olbrzymiej rzeszy osób dotkniętych chorobami nowotworowymi czy  urazami kończyn. Na szczęście – jak napisał do nas Michael Levin -  już teraz prowadzone są obiecujące badania na myszach w zakresie odtwarzania kończyn.

„Myślę, że kiedy uda nam się z myszami, to droga do prób klinicznych na ludziach będzie od tego momentu bardzo krótka" - dodaje naukowiec.

Adam Czajczyk

źródła: ScienceDaily, Tufts University of Art and Science News Release, korespondencja własna, zdjęcie - Michael Levin