Většina z nás ví, že neurony a další buňky v nervovém systému využívají ke komunikaci elektřinu. Vědci se však v posledních desetiletích dozvěděli, že to dělají všechny buňky v těle, využívají elektřinu k vzájemnému „rozhovoru“ a rozhodování o růstu a vývoji.
Související obsah
- Tito vyřazení červi znovu získávají staré vzpomínky spolu s novými hlavami
Nyní vědci z Tufts University objevili, že manipulace s elektrickým nábojem buněk může zvýšit schopnost organismu bojovat s infekcí. Zatímco výzkum se týkal embryí žabek, pokud je tento jev u lidí pravdivý, mohl by to být nový způsob boje proti nemocem. Má také potenciál vést k novým způsobům, jak napravit zranění, a to i jednoho dne, což pomáhá regenerovat části těla.
„Bioelektrika je úžasný nový směr v medicíně, který daleko přesahuje pouhou infekci, “ říká Michael Levin, profesor biologie na Tufts, který vedl výzkum.
Každá buňka v živém těle obsahuje malý elektrický náboj, definovaný jako rozdíl mezi nabitými atomy na obou stranách buněčné membrány. Levin, který tyto poplatky studuje roky, předpokládal, že depolarizace buněk - zmenšení rozdílu v náboji mezi vnitřkem a vně buňky - může pomoci tělu bojovat s infekcí.
Ve studii, která byla dnes zveřejněna v npj Regenerative Medicine, vědci používali léky k depolarizaci buněk tadpole embryí. Poté embrya infikovali E. coli . Zatímco 50 až 70 procent běžných pulců infikovaných E. coli zemřelo, pouze 32 procent pulců s depolarizovanými buňkami ano.
Vědci však stále potřebovali zajistit, aby drogy skutečně měnily elektrické náboje buněk pulců, nejen že přímo zabíjejí E. coli . Injektovali tedy pulzující buňky s messengerovou RNA (mRNA) kódovanou informacemi, které přímo depolarizovaly buňky pulsů. Tento přístup fungoval podobně jako léčba drogy, což naznačuje, že jde o depolarizaci, nikoli o léky, které bojují s infekcí.
"Účinek nebyl na bakterie, ale na hostitele, " říká Levin.
Ve všech obratlovcích, od pulců po člověka, jsou přítomny dva typy imunitních systémů. Existuje adaptivní imunitní systém, který funguje tak, že je vystaven specifickému patogenu. Po získání vakcíny si adaptivní imunitní systém „pamatuje“ patogen a může proti němu bojovat, pokud jste znovu vystaveni. To samé platí, pokud jste v přírodě vystaveni patogenu, jako byste chytili neštovice. Adaptivní imunitní systém ví, jak s ním bojovat, takže je mnohem méně pravděpodobné, že byste ho znovu chytili. Adaptivní imunitní systém však pracuje pouze s patogeny, které rozpoznává, takže nemůže pomoci, pokud jste vystaveni něčemu úplně novému. Pak je tu vrozený imunitní systém, který se ve vašich nejranějších okamžicích vyvíjí jako oplodněné vajíčko. Napadá jakýkoli patogen pomocí speciálních krevních buněk a chemických mediátorů.
Depolarizace pracuje s vrozeným imunitním systémem a pomáhá jí přiřadit více sil, jako jsou makrofágy (typ bílých krvinek bojujících proti infekcím), které jsou nezbytné k boji s infekcí. Zatím není jasné, proč to funguje, ale pravděpodobně má něco společného s manipulací s cestami používanými ke komunikaci s vrozeným imunitním systémem.
Je také známo, že vrozený imunitní systém také pomáhá organismům regenerovat a opravit tkáně. Levin a jeho tým věděli, že pulci, kteří mají amputované ocasy, vykazují ve svých buňkách depolarizaci. Když tedy dali dohromady stopy, přemýšleli, jestli by zranění žolíci nemohli lépe bojovat s infekcí. Takže amputovali ocasy pulců a infikovali je E. coli . Tyto žolíky byly ve skutečnosti lépe schopny tuto infekci bojovat.
Tento pulec nebyl infikován E. coli. Má relativně nízkou hladinu leukocytů bojujících s infekcí (v červené barvě). (Tufts) 
Tento pulec byl infikován E. coli po depolarizaci jeho buněk. Má relativně vysokou hladinu leukocytů bojujících proti infekcím (v červené barvě). (Tufts) Bude však tato technika manipulace s bioelektrikou fungovat na lidech?
"Hlavní technologie, kterou používáme, která spočívá v použití léků a také mRNA iontových kanálů k depolarizaci těch buněk, které lze použít v jakémkoli stvoření, " říká Levin. "Ve skutečnosti jsme to udělali v organismech včetně lidských buněk."
Některá léčiva, která lze použít k depolarizaci buněk, jsou již pro člověka schválena. Zahrnují antiparazitika a léky na srdeční arytmie a záchvaty. Levin tyto léky nazývá „ionoceutika“, protože mění polarizaci buňky.
Tým se pohybuje na modelech pro hlodavce. Pokud je to úspěšné, lidské testování by mohlo být na cestě.
Při použití metody, která pracuje na embryonálních pulcích na metody, které fungují na ne-embryonálních zvířatech, však mohou existovat problémy. Cesty přítomné během embryonálního vývoje, které umožňují depolarizaci buněk a aktivaci imunitního systému, nemusí být přítomny po narození.
"Zda je můžeme reaktivovat bez nepříznivých účinků v neznámém, " říká Jean-François Paré, výzkumný pracovník v Levinově laboratoři a první autor na papíře.
Kromě studia účinků depolarizace na infekci se Levinova laboratoř zaměřuje také na to, jak může manipulace s bioelektrikou pomoci v boji proti rakovině, opravě vrozených vad a dokonce regeneraci orgánů nebo končetin. Tým předpokládá, že je možné změnit způsob, jakým buňky elektricky sdělují svá rozhodnutí o růstu a vývoji, a řídí je tak, aby se „rozhodly“ znovu dorůst, řekněme, ztraceným prstem.
"Pracujeme na posílení regenerační schopnosti, " říká Levin. „Konečným cílem je být schopen regenerovat všechny poškozené orgány. Zní to jako sci-fi, ale v určitém okamžiku budeme schopni tyto věci pěstovat zpět. “
