211service.com
Ett virus som återuppbygger skadade nerver
Virus som efterliknar stödjande nervvävnad kan en dag hjälpa till att regenerera skadade ryggmärg. Medan andra vävnadstekniska material måste syntetiseras och formas i labbet, har genetiskt modifierade virus fördelen av att vara självreplikerande och självmonterande. De kan utformas för att uttrycka cellvänliga proteiner på sina ytor och, med lite lirkning, göras till komplexa vävnadsliknande strukturer. Preliminära studier visar att byggnadsställningar gjorda med hjälp av en typ av virus som kallas en bakteriofag (eller fag) som infekterar bakterier men inte kan invadera djurceller kan stödja tillväxten och organisationen av nervceller.
Virala ställningar: Denna fiber är gjord av miljarder virus och studeras som en vävnadsteknisk ställning. Fibern hjälper progenitorceller att växa till neuroner.
Forskare som arbetar med vävnadsteknik hoppas på att så småningom kunna använda en patients egna celler för att odla ersättningsvävnad för skadade hjärtan, lever och nerver. Men att efterlikna strukturen och funktionen hos kroppens vävnad har visat sig svårt. Matriser av stödjande, fibrösa proteiner upprätthåller cellerna i hjärtat, lungorna och andra vävnader i kroppen. Dessa ställningar ger både strukturellt stöd och kemiska signaler som gör att ett organ eller nervvävnad kan fungera korrekt.
Vissa biologiska ingenjörer använder ställningar gjorda av polymerer för att försöka efterlikna den stödjande matrisen av verklig vävnad. Seung-Wuk Lee , en bioingenjör vid University of California, Berkeley, har vänt sig till virus istället. Virus är smarta material, säger han. När du väl konstruerat genomet kan du göra miljarder fager, och de är självreplikerande material. Fagen som Lee arbetar med, kallad M13, är lång och tunn som proteinfibrerna som utgör cellmatriserna inuti kroppen.
Först, Lee och hans kollega Anna Merzlyak genetiskt modifierade M13 för att visa nervvänliga proteiner på deras yttre päls. Dessa proteiner är kända för att hjälpa nervceller att proliferera, fästa och sträcka sig till långa fiberliknande former. Därefter odlade forskarna ett stort antal av virusen i bakteriecellsvärdar och släppte dem i en lösning som innehöll neurala progenitorceller. Dessa celler är mer färdigutvecklade än stamceller men är fortfarande unga och behöver lirka för att bilda nya vävnader. I lösningen anpassar virusen sig som en flytande kristall, säger Lee. Han och Merzlyak använde pipetter för att injicera lösningen i agar, ett Jell-O-liknande cellodlingsmedium, vilket skapade långa, nervliknande fibrer av viruset varvat med celler. Progenitorcellerna förökade sig sedan och växte de långa grenarna som är karakteristiska för neuroner. Lee säger att fagen är väl lämpade för att göra långa, fiberliknande strukturer som nervvävnad men kan också göras till mer komplexa strukturer genom att variera sin koncentration eller manipulera sin position med ett magnetfält.
Lee är inte den första som använder ett virus som tekniskt material. Andra forskare har använt samma virus för att bygga batterielektroder. Att använda viruset på detta sätt var en pionjär av Angela Belcher , nu professor i materialvetenskap och ingenjörsvetenskap och i biologisk teknik vid MIT, och var grunden för Lees doktorandarbete medan han var i hennes labb. Genmanipulerade fager har redan godkänts som ett antibakteriellt konserveringsmedel för livsmedel av U.S. Food and Drug Administration, för användning i lunchkött som till exempel bologna. Fager studeras också som en potentiell behandling för kroniska bakterieinfektioner.
Professor vid MIT-institutet Robert Langer säger att Lees arbete är intressant ur ett materialperspektiv, men han varnar för att dess praktiska funktion måste fastställas genom in vivo-studier.
Lee säger att hans grupp planerar att fastställa säkerheten för fagställningar hos levande djur härnäst. M13 har ett bra säkerhetsresultat och kan inte infektera människor. Ändå kommer Berkeley-forskarna att behöva undersöka hur ett djurs immunsystem svarar på de virala ställningarna och bevisa att de uppmuntrar nervregenerering när de väl är inne i kroppen. Lee hoppas att det virala systemet så småningom kommer att användas för att regenerera neuroner hos patienter med ryggmärgsskador.