De behandeling stimuleerde de groei van ledematen gedurende 18 maanden
Volwassen Afrikaanse klauwkikkers kunnen geamputeerde lichaamsdelen niet zelf volledig regenereren. Maar een apparaat met een chemische cocktail op de plek van de wond, zorgde ervoor dat sommigen bruikbare ledematen teruggroeiden.
De cellen van volwassen kikkers lijken zich te herinneren hoe ze verloren poten moeten teruggroeien, en een nieuwe chemische kickstarter helpt hen ernaartoe te springen.
Wetenschappers hebben gezocht naar manieren om het lichaam aan te sporen om ledematen opnieuw te laten groeien om mensen te helpen die een amputatie hebben ondergaan (SN: 6/12/13). Net als volwassen mensen hebben volwassen kikkers een beperkt vermogen om verloren lichaamsdelen te vervangen. Maar een nieuwe behandeling – een apparaat dat een medicijncocktail levert – jump-starts en verbetert de regeneratie van ledematen na amputatie bij kikkers, rapporteren onderzoekers in de 26 januari wetenschappelijke vooruitgang.
“De cellen van de kikker weten al hoe ze kikkerbilletjes moeten maken”, zegt Michael Levin, een ontwikkelingsbioloog aan de Tufts University in Medford, Massachusetts. overtuigen om het opnieuw te doen.”
Levin’s team amputeerde de rechterachterpoten van 115 volwassen Afrikaanse klauwkikkers (Xenopus laevis) op de knie. Ongeveer een derde van die kikkers kreeg ‘BioDomes’, siliconenhulzen die de wond bedekken. Aan nog een derde van de kikkers bevestigden onderzoekers BioDomes met een op zijde gebaseerde gel die vijf chemicaliën bevatte, waaronder een groeihormoon, een zenuwgroeibevorderaar en een ontstekingsremmende stof. De BioDomes bleven 24 uur zitten en werden daarna van de kikkerbilletjes verwijderd. Het resterende derde deel kreeg geen behandelingen voordat ze terug in hun tanks werden geplaatst.
Bij dieren die de medicijncocktail kregen, ” begonnen we rond de vier maanden een klein verschil in de vorm van de poot te zien”, zegt Nirosha Murugan, een kankerbioloog nu aan de Algoma University in Sault Ste. Marie, Canada. “Na verloop van tijd begon die knop … vorm te krijgen tot een heel been.”
Na 18 maanden hadden de kikkers die de chemicaliën ontvingen de ledematen opnieuw gegroeid en hadden ze knobbeltjes waar tenen normaal gesproken zouden groeien. De geamputeerden schopten, stonden op en duwden de wanden van hun tanks af met hun opnieuw gegroeide benen, zegt Levin.
De BioDome zelf bevorderde enige regeneratie: de stijfheid en druk die het op de wond creëert, lijkt te leiden tot omstandigheden die de groei stimuleren, zegt Murugan. Maar kikkers die de BioDome met medicijnen kregen, kregen langere poten met dikkere botten. Ze hadden ook meer bloedvaten en zenuwen. En vergeleken met de groep met alleen BioDome, vertoonden kikkers die de medicijnmix ontvingen een grotere gevoeligheid voor aanraking wanneer hun ledematen licht werden gepord. Kikkers in de controlegroep groeiden stekelige flappen – in feite stompen zonder functie – op de plaats van de wond.
“Het is eigenlijk opmerkelijk dat slechts een enkele behandeling op één dag al deze verandering kan veroorzaken”, zegt Murugan.
Benen kwijt
Gedurende 18 maanden groeiden kikkers nieuwe ledematen na een amputatie (plaats van de amputatie gemarkeerd met stippellijnen, linkerkolom). Een derde van de kikkers kreeg geen behandeling en kreeg een stekelige stronk (een weergegeven in de bovenste rij). Nog een derde ontving BioDome-apparaten die de verwonding 24 uur lang dekten (middelste rij). De overige kikkers kregen de BioDome en een medicijncocktail (onderste rij). Deze groep groeide de langste ledematen met de grootste botdichtheid en meer bloedvaten en zenuwen. Ze ontwikkelden ook poten met een peddelachtige vorm (gele pijl) met teenachtige knoppen (blauwe pijl), in tegenstelling tot de andere groepen die alleen stekelige flappen groeiden (roze pijlen).
Deze eerste poging om een chemische cocktail te gebruiken om de hergroei van ledematen te stimuleren, is “een goed begin”, zegt John Barker, een orthopedisch onderzoeker die onlangs met pensioen ging van de Goethe-universiteit in Frankfurt en geen deel uitmaakte van het werk. Met deze aanpak, zegt hij, “is er geen einde aan wat je zou kunnen proberen.”
Het team is overgegaan op soortgelijk werk bij muizen, met dezelfde cocktail en nieuwe. Levins onderzoek wijst ook op de rol van elektriciteit bij het vormgeven van de groei van lichaamsdelen, dus voegen de onderzoekers verbindingen toe aan de cocktail die de elektrische toestand van cellen veranderen (SN: 12/8/11).
Op een dag willen wetenschappers menselijke ledematen en organen opnieuw kunnen laten groeien. Net als bij de kikkerbilletjes weten menselijke lichamen bijvoorbeeld hoe ze handen moeten maken, zegt Barker. Kinderen onder de 10 jaar kunnen zelfs verloren vingertoppen teruggroeien. In de gezondheidszorg “verandert dit hele verhaal van regeneratie alles”, zegt Barker. “In plaats van symptomen te behandelen, zou je letterlijk een ziekte kunnen genezen.” Geregenereerd hartweefsel zou bijvoorbeeld beschadigd weefsel kunnen vervangen om de hartfunctie te verbeteren.
Ledematen zijn echter gecompliceerder omdat verschillende soorten weefsel moeten coördineren. En onderzoekers missen fundamentele informatie over hoe lichamen hun onderdelen vormen.
“We begrijpen niet hoe verzamelingen cellen problemen oplossen” om te beslissen wat te bouwen en wanneer te stoppen, zegt Levin. “Om de regeneratieve geneeskunde te kraken, zullen we veel beter moeten doen om dat te begrijpen.”
