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Regeneran científicos pierna de una rana

El  breve tratamiento pone en marcha un período de crecimiento de 18 meses que restaura una pierna funcional.

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Por Redacción/GH

Regeneran científicos pierna de una rana(Pixabay)

Regeneran científicos pierna de una rana | Pixabay

Un grupo de científicos Tufts y del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, se encuentran investigando la medicina regenerativa, así lo revela un estudio publicado en la revista Science Advances.

Su estudio actualmente trabaja con  ranas adultas, que naturalmente no pueden regenerar extremidades, por lo que los investigadores pudieron desencadenar el crecimiento de una pata  utilizando  cinco fármacos aplicado en una cúpula de biorreactor portátil de silicona que sella el elixir sobre el muñón durante solo 24 horas. 

El  breve tratamiento pone en marcha un período de crecimiento de 18 meses que restaura una pierna funcional, dando así una esperanza para las personas que han perdido extremidades por razones que van desde la diabetes hasta un traumatismo.

Muchas criaturas tienen la capacidad de regeneración completa de al menos algunas extremidades, incluidas las salamandras, las estrellas de mar, los cangrejos y los lagartos. Los gusanos planos incluso se pueden cortar en pedazos, y cada pedazo reconstruye un organismo completo. 

Los seres humanos son capaces de cerrar heridas con el crecimiento de tejido nuevo, y el hígados tienen una capacidad notable, casi similar a la de un platelminto, de regenerarse a tamaño completo después de una pérdida del 50%.

Pero la pérdida de una extremidad grande  (un brazo o una pierna) no puede restaurarse mediante ningún proceso natural de regeneración en humanos o mamíferos. De hecho se subren las lesiones mayores con una masa amorfa de tejido cicatricial, protegiéndolas de una mayor pérdida de sangre e infecciones y previniendo un mayor crecimiento.

Regeneración de arranque

Los investigadores de Tufts desencadenaron el proceso regenerativo en ranas con garras africanas al encerrar la herida en una tapa de silicona, a la que llaman BioDome, que contiene un gel de proteína de seda cargado con el cóctel de cinco medicamentos.

Cada fármaco cumplió un propósito diferente, incluido el control de la inflamación, la inhibición de la producción de colágeno que conduciría a la cicatrización y el fomento del nuevo crecimiento de fibras nerviosas, vasos sanguíneos y músculos. La combinación y el biorreactor proporcionaron un entorno local y señales que inclinaron la balanza lejos de la tendencia natural a cerrar el muñón y hacia el proceso regenerativo.

Los investigadores observaron un crecimiento espectacular del tejido en muchas de las ranas tratadas, recreando una pata casi completamente funcional. Las nuevas extremidades tenían una estructura ósea extendida con características similares a la estructura ósea de una extremidad natural, un complemento más rico de tejidos internos, incluidas las neuronas, y varios "dedos de los pies" crecieron desde el extremo de la extremidad, aunque sin el soporte del hueso subyacente.

La extremidad regenerada se movió y respondió a estímulos como el toque de una fibra rígida, y las ranas pudieron usarla para nadar en el agua, moviéndose como lo haría una rana normal.

“Es emocionante ver que los medicamentos que seleccionamos ayudaron a crear una extremidad casi completa”, dijo Nirosha Murugan, investigadora afiliada del Allen Discovery Center en Tufts y primera autora del artículo. "El hecho de que solo requirió una breve exposición a las drogas para poner en marcha un proceso de regeneración de meses sugiere que las ranas y quizás otros animales pueden tener capacidades regenerativas latentes que pueden activarse".

Los investigadores exploraron los mecanismos por los cuales la intervención breve podría conducir al crecimiento a largo plazo. Dentro de los primeros días después del tratamiento, detectaron la activación de vías moleculares conocidas que normalmente se usan en un embrión en desarrollo para ayudar a que el cuerpo tome forma.

La activación de estas vías podría permitir que la extremidad misma maneje la carga del crecimiento y la organización del tejido, de manera similar a como ocurre en un embrión, en lugar de requerir una intervención terapéutica continua durante los muchos meses que lleva crecer la extremidad.

Cómo funciona el BioDome

Los animales naturalmente capaces de regenerarse viven principalmente en un ambiente acuático. La primera etapa de crecimiento después de la pérdida de una extremidad es la formación de una masa de células madre al final del muñón llamada blastema, que se utiliza para reconstruir gradualmente la parte del cuerpo perdida.

La herida se cubre rápidamente con células de la piel dentro de las primeras 24 horas después de la lesión, protegiendo el tejido de reconstrucción debajo.

"Los mamíferos y otros animales en regeneración por lo general tendrán sus lesiones expuestas al aire o haciendo contacto con el suelo, y pueden tardar días o semanas en cerrarse con tejido cicatricial", dijo David Kaplan, profesor de ingeniería de la familia Stern en Tufts y co- autor del estudio. “El uso de la tapa BioDome en las primeras 24 horas ayuda a imitar un entorno similar al amniótico que, junto con los medicamentos adecuados, permite que el proceso de reconstrucción continúe sin la interferencia del tejido cicatricial”.

Próximos pasos en ranas y mamíferos

El trabajo anterior del equipo de Tufts mostró un grado significativo de crecimiento de las extremidades desencadenado por un solo fármaco, la progesterona, con BioDome. Sin embargo, la extremidad resultante creció como una espiga y estaba lejos de ser la extremidad funcional de forma más normal lograda en el estudio actual.

El cóctel de cinco fármacos representa un hito significativo hacia la restauración de extremidades de rana completamente funcionales y sugiere que una mayor exploración de las combinaciones de fármacos y factores de crecimiento podría conducir a la regeneración de extremidades que son aún más funcionalmente completas, con dedos normales, membranas y estructuras esqueléticas y esqueléticas más detalladas. rasgos musculares.

"Estaremos probando cómo este tratamiento podría aplicarse a los mamíferos a continuación", dijo el autor correspondiente Michael Levin, profesor de biología Vannevar Bush en la  Escuela de Artes y Ciencias , director del Allen Discovery Center en Tufts, y miembro asociado de la facultad de la Instituto Wyss.

“Cubrir la herida abierta con un ambiente líquido debajo del BioDome, con el cóctel de medicamentos adecuado, podría proporcionar las primeras señales necesarias para poner en marcha el proceso regenerativo”, dijo. "Es una estrategia enfocada en desencadenar programas de patrones anatómicos inherentes latentes, no en microgestionar el crecimiento complejo, ya que los animales adultos aún tienen la información necesaria para crear sus estructuras corporales". Now.tufts.edu.
 

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