Regenerasi organ yang hilang pada hewan merupakan misteri yang mengkhawatirkan para ilmuwan sejak zaman kuno. Sampai saat ini, diyakini bahwa hanya spesies terendah dari makhluk hidup yang diberkahi dengan properti luar biasa ini: ekor kadal tumbuh terpenggal, beberapa cacing dapat dipotong kecil-kecil, dan masing-masing akan tumbuh menjadi cacing utuh - ada banyak contoh.
Tetapi bagaimanapun juga, evolusi dunia kehidupan berubah dari organisme yang lebih rendah ke organisme yang lebih dan lebih terorganisir, jadi mengapa sifat ini menghilang pada tahap tertentu? Dan apakah itu hilang?
Lernaean hydra, Medusa the Gorgon atau ular berkepala tiga Gorynych, yang kepalanya "menyembuhkan diri" tanpa lelah dipotong oleh Ivan Tsarevich, adalah karakter mitos, tetapi mereka jelas dalam "kekerabatan" dengan makhluk yang sangat nyata.
Ini, misalnya, termasuk kadal air - spesies amfibi berekor, yang dianggap sebagai salah satu hewan paling kuno di Bumi. Fitur luar biasa mereka adalah kemampuan untuk beregenerasi - untuk menumbuhkan kembali ekor, cakar, rahang yang rusak atau hilang.
Selain itu, kerusakan jantung, jaringan mata, dan sumsum tulang belakang juga pulih. Untuk alasan ini, mereka sangat diperlukan untuk penelitian laboratorium, dan kadal air dikirim ke luar angkasa tidak kurang dari anjing dan monyet. Banyak makhluk lain yang memiliki sifat yang sama.
Jadi, ikan zebra rerio hitam putih, panjangnya hanya 2-3 cm, cenderung meregenerasi bagian sirip, mata, bahkan mengembalikan sel-sel jantungnya sendiri, dipotong oleh ahli bedah selama percobaan regenerasi. Hal yang sama juga berlaku untuk jenis ikan lainnya.
Contoh klasik regenerasi adalah kadal dan berudu yang membangun kembali ekor yang hilang; udang karang dan kepiting menumbuhkan cakar yang hilang; siput mampu menumbuhkan "tanduk" baru dengan mata; salamander, yang secara alami menggantikan kaki yang diamputasi; bintang laut meregenerasi sinarnya yang terputus.
Video promosi:
Ngomong-ngomong, binatang baru bisa berkembang dari pari yang sudah robek, seperti potongan. Tapi juara regenerasi adalah cacing pipih, atau planaria. Jika Anda memotongnya menjadi dua, maka kepala yang hilang tumbuh di satu bagian tubuh, dan ekor di bagian lain, yaitu dua individu yang benar-benar mandiri terbentuk.
Dan penampilan planaria yang benar-benar luar biasa, berkepala dua dan dua ekor adalah mungkin. Ini akan terjadi jika potongan membujur dibuat di ujung depan dan belakang dan tidak memungkinkan mereka untuk tumbuh bersama. Bahkan 1/280 bagian tubuh cacing ini akan menjadi hewan baru!
Untuk waktu yang lama orang-orang memperhatikan saudara-saudara kita yang lebih kecil dan, sejujurnya, diam-diam iri. Dan para ilmuwan beralih dari observasi tanpa hasil ke analisis dan mencoba mengungkap hukum dari "penyembuhan diri sendiri" dan "penyembuhan diri sendiri" pada hewan.
Orang pertama yang mencoba memberikan kejelasan ilmiah tentang fenomena ini adalah naturalis Prancis Rene Antoine Reaumur. Dialah yang memperkenalkan istilah "regenerasi" ke dalam sains - pemulihan bagian tubuh yang hilang dengan strukturnya (dari bahasa Latin ge - "again" dan generatio - "kemunculan") - dan melakukan serangkaian percobaan. Karyanya tentang regenerasi kaki pada kanker diterbitkan pada 1712. Sayangnya, rekan kerja tidak memperhatikannya, dan Reaumur meninggalkan penelitian ini.
Hanya 28 tahun kemudian, naturalis Swiss Abraham Tremblay melanjutkan eksperimennya pada regenerasi. Makhluk tempat dia bereksperimen bahkan tidak memiliki nama pada saat itu. Apalagi, para ilmuwan belum tahu apakah itu hewan atau tumbuhan. Batang berlubang dengan tentakel, dengan ujung belakangnya menempel pada kaca akuarium atau pada tanaman air, ternyata merupakan predator, dan juga cukup mengagumkan.
Dalam eksperimen peneliti, fragmen individu dari tubuh predator kecil berubah menjadi individu independen - sebuah fenomena yang hingga saat itu hanya diketahui di dunia tumbuhan. Dan hewan itu terus membuat kagum ilmuwan alam: di lokasi pemotongan membujur di ujung depan anak sapi, yang dibuat oleh ilmuwan, ia menumbuhkan tentakel baru, berubah menjadi "monster berkepala banyak", miniatur mitos hydra, yang menurut orang Yunani kuno, Hercules bertarung.
Tidak mengherankan, hewan laboratorium tersebut menerima nama yang sama. Tapi hydra yang diteliti memiliki fitur yang lebih indah dari pada senama Lernaean-nya. Dia telah tumbuh menjadi 1/200 keseluruhan dari tubuhnya yang satu sentimeter!
Realitas melebihi dongeng! Tetapi fakta-fakta yang sekarang diketahui oleh setiap anak sekolah, yang diterbitkan pada tahun 1743 dalam "Proceedings of the Royal Society of London", tampak tidak masuk akal bagi dunia ilmiah. Dan kemudian Tremblay didukung oleh Reaumur yang sudah berwibawa, menegaskan keandalan penelitiannya.
Topik "memalukan" segera menarik perhatian banyak ilmuwan. Dan segera daftar hewan dengan kemampuan beregenerasi ternyata cukup mengesankan. Benar, untuk waktu yang lama diyakini bahwa hanya organisme hidup terendah yang memiliki mekanisme pembaruan diri. Ilmuwan kemudian menemukan bahwa burung bisa tumbuh paruh, sedangkan tikus muda dan tikus bisa tumbuh ekor.
Bahkan mamalia dan manusia memiliki jaringan dengan potensi besar di area ini - banyak hewan secara teratur mengganti bulunya, sisik epidermis manusia diperbarui, rambut dipotong dan jenggot yang dicukur tumbuh.
Manusia adalah makhluk yang tidak hanya sangat ingin tahu, tetapi juga sangat ingin menggunakan pengetahuan apa pun untuk kebaikannya sendiri. Oleh karena itu, cukup dapat dimengerti bahwa pada tahap tertentu dalam studi misteri regenerasi, muncul pertanyaan: mengapa ini terjadi dan mungkinkah menyebabkan regenerasi secara artifisial? Dan mengapa mamalia yang lebih tinggi hampir kehilangan kemampuan ini?
Pertama, para ahli mencatat bahwa regenerasi sangat erat kaitannya dengan usia hewan. Semakin muda usianya, semakin mudah dan cepat kerusakannya diperbaiki. Pada kecebong, ekor yang hilang dengan mudah tumbuh kembali, tetapi kehilangan kaki katak tua membuatnya menjadi cacat.
Para ilmuwan mempelajari perbedaan fisiologis, dan metode yang digunakan oleh amfibi untuk "memperbaiki diri" menjadi jelas: ternyata pada tahap awal perkembangan, sel-sel makhluk masa depan belum matang, dan arah perkembangannya mungkin berubah. Sebagai contoh, eksperimen pada embrio katak telah menunjukkan bahwa ketika embrio hanya memiliki beberapa ratus sel, sepotong jaringan yang akan menjadi kulit dapat dipotong dan ditempatkan di area otak. Dan jaringan ini … akan menjadi bagian dari otak!
Jika operasi semacam itu dilakukan dengan embrio yang lebih matang, maka kulit akan tetap berkembang dari sel-sel kulit - tepat di tengah otak. Karena itu, para ilmuwan menyimpulkan bahwa nasib sel-sel ini sudah ditentukan sebelumnya. Dan jika bagi sel-sel organisme yang paling tinggi tidak ada jalan untuk kembali, maka sel-sel amfibi dapat membalikkan waktu dan kembali ke saat tujuan mereka dapat berubah.
Zat luar biasa apakah yang memungkinkan amfibi untuk "memperbaiki diri sendiri"? Para ilmuwan telah menemukan bahwa jika kadal air atau salamander kehilangan cakarnya, maka di area tubuh yang rusak, sel-sel tulang, kulit dan darah kehilangan ciri khasnya.
Semua sel sekunder "baru lahir", yang disebut blastema, mulai membelah secara intensif. Dan sesuai dengan kebutuhan tubuh, mereka menjadi sel-sel dari tulang, kulit, darah … pada akhirnya menjadi cakar baru. Dan jika pada saat "memperbaiki diri" Anda menghubungkan asam tretinoat (asam vitamin A), maka ini merangsang kemampuan regeneratif katak sedemikian rupa sehingga mereka menumbuhkan tiga kaki, bukan satu hilang.
Untuk waktu yang lama tetap menjadi misteri mengapa program regenerasi ditekan pada hewan berdarah panas. Ada beberapa penjelasan. Yang pertama adalah fakta bahwa orang berdarah panas memiliki prioritas yang sedikit berbeda untuk bertahan hidup daripada orang berdarah dingin. Luka parut menjadi lebih penting daripada regenerasi total, karena mengurangi kemungkinan perdarahan fatal saat terluka dan infeksi yang mematikan.
Tetapi mungkin ada penjelasan lain, yang jauh lebih gelap - kanker, yaitu, pemulihan cepat dari area luas jaringan yang rusak menyiratkan munculnya sel-sel yang membelah dengan cepat di tempat tertentu. Inilah yang diamati selama onset dan pertumbuhan tumor ganas. Oleh karena itu, para ilmuwan percaya bahwa sangat penting bagi tubuh untuk menghancurkan sel-sel yang membelah dengan cepat, dan oleh karena itu, kemungkinan regenerasi yang cepat telah ditekan.
Doktor Ilmu Biologi Petr Garyaev, Akademisi Akademi Ilmu Kedokteran dan Teknik Rusia, mengatakan: "Itu (regenerasi) belum hilang, hanya saja hewan tingkat tinggi, termasuk manusia, ternyata lebih terlindungi dari pengaruh luar dan regenerasi total menjadi tidak begitu diperlukan."
Sampai batas tertentu, ia bertahan: luka dan luka sembuh, kulit terkelupas dipulihkan, rambut tumbuh, dan hati sebagian beregenerasi. Tetapi tangan yang terputus tidak lagi tumbuh, seperti halnya organ-organ dalam yang tidak tumbuh, bukan yang telah berhenti berfungsi. Alam hanya lupa bagaimana melakukannya. Mungkin kita harus mengingatkannya tentang ini.
Seperti biasa, Yang Mulia Kesempatan membantu. Ahli imunologi Helene Heber-Katz dari Philadelphia pernah memberi asisten laboratoriumnya tugas biasa: menusuk telinga tikus laboratorium untuk memberi label pada mereka. Beberapa minggu kemudian, Heber-Katz mendatangi tikus dengan label yang sudah jadi, tapi … tidak menemukan lubang di telinga.
Kami melakukannya lagi dan mendapatkan hasil yang sama: tidak ada tanda-tanda luka yang sudah sembuh. Tubuh tikus meregenerasi jaringan dan tulang rawan dengan mengisi lubang yang tidak mereka butuhkan. Herber-Katz membuat satu-satunya kesimpulan yang benar dari ini: blastema hadir di area telinga yang rusak - sel non-khusus yang sama seperti pada amfibi.
Tapi tikus adalah mamalia, mereka seharusnya tidak memiliki kemampuan itu. Percobaan pada hewan pengerat malang terus berlanjut. Ilmuwan memotong ekor tikus dan … mendapatkan 75 persen regenerasi! Benar, tidak ada yang bahkan mencoba memotong cakar "pasien" karena alasan yang jelas: tanpa kauterisasi, tikus akan mati begitu saja karena kehilangan banyak darah jauh sebelum regenerasi anggota tubuh yang hilang dimulai (jika ada). Dan moksibusi tidak termasuk munculnya blastema. Jadi tidak mungkin untuk mengetahui daftar lengkap kemampuan regeneratif tikus. Namun, kami telah belajar banyak.
Benar, ada satu "tapi". Ini bukan tikus rumahan biasa, tetapi hewan peliharaan khusus dengan sistem kekebalan yang rusak. Kesimpulan pertama dari eksperimennya Heber-Katz membuat ini: regenerasi hanya melekat pada hewan dengan sel-T yang hancur - sel dari sistem kekebalan.
Inilah masalah utamanya: amfibi tidak memilikinya. Ini berarti bahwa petunjuk fenomena ini berakar pada sistem kekebalan. Kesimpulan kedua: mamalia memiliki gen yang sama yang diperlukan untuk regenerasi jaringan seperti amfibi, tetapi sel T tidak memungkinkan gen ini bekerja.
Kesimpulan ketiga: organisme awalnya memiliki dua metode penyembuhan dari luka - sistem kekebalan dan regenerasi. Tetapi selama evolusi, kedua sistem menjadi tidak cocok satu sama lain - dan mamalia memilih sel T karena mereka lebih penting, karena mereka adalah senjata utama tubuh melawan tumor.
Apa gunanya bisa menumbuhkan kembali tangan yang hilang jika pada saat yang sama sel kanker tumbuh dengan cepat di dalam tubuh? Ternyata sistem kekebalan tubuh, sekaligus melindungi kita dari infeksi dan kanker, pada saat yang sama menekan kemampuan kita untuk "memperbaiki diri".
Tetapi apakah benar-benar tidak mungkin untuk menghasilkan sesuatu, karena Anda benar-benar menginginkan bukan hanya peremajaan, tetapi pemulihan fungsi pendukung kehidupan tubuh? Dan para ilmuwan telah menemukan, jika bukan obat mujarab untuk semua penyakit, maka peluang untuk menjadi sedikit lebih dekat dengan alam, bagaimanapun, bukan berkat blastema, tetapi untuk sel induk. Ternyata manusia memiliki prinsip regenerasi yang berbeda.
Untuk waktu yang lama diketahui bahwa hanya dua jenis sel kita yang dapat beregenerasi - sel darah dan sel hati. Ketika embrio mamalia berkembang, beberapa sel dibiarkan keluar dari proses spesialisasi.
Ini adalah sel induk. Mereka memiliki kemampuan untuk mengisi kembali darah atau sel-sel hati yang sekarat. Sumsum tulang juga mengandung sel punca, yang dapat menjadi otot, lemak, tulang, atau tulang rawan, bergantung pada nutrisi apa yang diberikan di laboratorium.
Sekarang para ilmuwan harus menguji secara empiris apakah ada kesempatan untuk "meluncurkan" "instruksi" yang terekam dalam DNA setiap sel kita untuk menumbuhkan organ baru. Para ahli yakin bahwa Anda hanya perlu memaksa tubuh untuk "menghidupkan" kemampuannya, dan kemudian prosesnya akan berjalan dengan sendirinya. Benar, kemampuan menumbuhkan anggota tubuh segera menjadi masalah sementara.
Apa yang mudah diatur oleh tubuh mungil berada di luar kemampuan orang dewasa: volume dan ukurannya jauh lebih besar. Kita tidak dapat melakukan seperti yang dilakukan newts: membentuk anggota tubuh yang sangat kecil dan kemudian menumbuhkannya. Untuk ini, amfibi hanya membutuhkan beberapa bulan, bagi seseorang untuk menumbuhkan kaki baru ke ukuran normalnya, menurut perhitungan ilmuwan Inggris Jeremy Brox, dibutuhkan setidaknya 18 tahun …
Tetapi para ilmuwan telah menemukan banyak pekerjaan untuk sel induk. Namun, pertama-tama Anda perlu mengatakan bagaimana dan dari mana asalnya. Para ilmuwan tahu bahwa jumlah terbesar dari sel punca ditemukan di sumsum tulang panggul, tetapi pada orang dewasa mana pun mereka telah kehilangan sifat aslinya. Yang paling menjanjikan adalah sumber sel punca yang diperoleh dari darah tali pusat.
Namun setelah melahirkan, peneliti hanya bisa mengumpulkan 50 hingga 120 ml darah tersebut. Dari setiap 1 ml, 1 juta sel dilepaskan, tetapi hanya 1% saja yang merupakan sel progenitor. Cadangan pribadi dari cadangan restoratif tubuh ini sangat kecil, dan karenanya tak ternilai harganya. Oleh karena itu, sel punca diperoleh dari otak (atau jaringan lain) embrio - bahan aborsi, tidak peduli betapa sedihnya membicarakannya.
Mereka dapat diisolasi, ditempatkan dalam kultur jaringan, di mana reproduksi akan dimulai. Sel-sel ini dapat hidup dalam kultur selama lebih dari setahun dan dapat digunakan untuk semua pasien. Sel induk dapat diisolasi dari darah tali pusat dan dari otak orang dewasa (misalnya, selama bedah saraf).
Dan itu dapat diisolasi dari otak orang yang baru saja meninggal, karena sel-sel ini resisten (dibandingkan dengan sel-sel lain dari jaringan saraf), mereka diawetkan ketika neuron sudah merosot. Sel induk yang diekstraksi dari organ lain, seperti nasofaring, tidak serba guna dalam aplikasinya.
Tak perlu dikatakan lagi, arah ini sangat menjanjikan, tetapi belum sepenuhnya dieksplorasi. Dalam pengobatan, perlu mengukur tujuh kali, dan kemudian memeriksa ulang selama sepuluh tahun untuk memastikan bahwa obat mujarab tidak menimbulkan masalah, misalnya, pergeseran kekebalan. Ahli onkologi juga tidak mengatakan "ya". Namun demikian, sudah ada keberhasilan, namun hanya pada tingkat perkembangan laboratorium, percobaan pada hewan tingkat tinggi.
Ambil contoh kedokteran gigi. Ilmuwan Jepang telah mengembangkan sistem perawatan berdasarkan gen yang bertanggung jawab atas pertumbuhan fibroblas - jaringan yang tumbuh di sekitar gigi dan menahannya. Mereka menguji metode mereka pada anjing yang sebelumnya menderita penyakit periodontal parah.
Ketika semua gigi tanggal, area yang terkena dirawat dengan zat yang mencakup gen yang sama dan agar-agar - campuran asam yang menyediakan media nutrisi untuk perbanyakan sel. Enam minggu kemudian, taring anjing itu meletus.
Efek yang sama diamati pada monyet dengan gigi dipotong ke pangkal. Menurut para ilmuwan, metode mereka jauh lebih murah daripada prostetik dan untuk pertama kalinya memungkinkan banyak orang untuk benar-benar mengembalikan gigi mereka. Apalagi jika Anda mempertimbangkan bahwa setelah 40 tahun, 80% populasi dunia rentan terhadap penyakit periodontal.
Dalam rangkaian percobaan lainnya, ruang gigi diisi dengan serbuk gergaji dentin (berperan sebagai induktor) dengan jaringan ikat gusi (amphodont) sebagai bahan reaksi. Dan amphodont juga berubah menjadi dentin. Dokter gigi Inggris dalam waktu dekat berharap untuk beralih dari eksperimen yang berhasil pada tikus ke penelitian laboratorium lebih lanjut. Menurut perkiraan konservatif, "implan batang" akan berharga sama dengan prostetik konvensional di Inggris - dari £ 1.500 hingga £ 2.000.
Penelitian telah menunjukkan bahwa orang yang mengalami gagal ginjal hanya perlu mengembalikan 10% sel ginjalnya untuk hidup untuk berhenti mengandalkan mesin dialisis.
Dan penelitian ke arah ini telah berlangsung selama bertahun-tahun. Betapa pentingnya - bukan untuk menjahit, tetapi untuk tumbuh lagi, bukan duduk di atas pil, tetapi untuk mengembalikan fungsi yang sehat karena kemampuan tubuh yang tersembunyi.
Secara khusus, telah ditemukan cara untuk menumbuhkan sel beta baru di pankreas yang memproduksi insulin, menjanjikan jutaan penderita diabetes untuk menyingkirkan suntikan harian. Dan eksperimen tentang kemungkinan menggunakan sel punca dalam perang melawan diabetes sudah pada tahap penyelesaian.
Pekerjaan juga sedang dilakukan untuk menciptakan dana yang mencakup regenerasi. Ontogeny telah mengembangkan faktor pertumbuhan yang disebut OP1 yang akan segera tersedia untuk dijual di Eropa, Amerika Serikat dan Australia. Ini merangsang pertumbuhan jaringan tulang baru. OP1 akan membantu dalam pengobatan patah tulang kompleks di mana dua bagian tulang yang patah berada terlalu jauh satu sama lain sehingga tidak dapat sembuh.
Seringkali dalam kasus seperti itu, anggota tubuh diamputasi. Tapi OP1 merangsang jaringan tulang agar mulai tumbuh dan mengisi celah antar bagian tulang yang patah. Di Institut Traumatologi dan Ortopedi Rusia, para peneliti memperoleh sel induk dari sumsum tulang. Setelah 4-6 minggu reproduksi dalam kultur, mereka ditransplantasikan ke dalam sendi, di mana mereka merekonstruksi permukaan tulang rawan.
Beberapa tahun lalu, sekelompok ahli genetika Inggris membuat pernyataan sensasional: mereka mulai mengerjakan kloning jantung. Jika percobaan berhasil, tidak perlu transplantasi jaringan. Tetapi tidak mungkin genetika gelombang akan terbatas pada regenerasi organ dalam saja, dan para ilmuwan berharap bahwa mereka akan belajar bagaimana "menumbuhkan" anggota tubuh untuk pasien.
Di bidang ginekologi, sel punca juga sangat menjanjikan. Sayangnya, banyak wanita muda saat ini ditakdirkan untuk kemandulan: ovarium mereka berhenti memproduksi sel telur.
Ini sering berarti bahwa kumpulan sel tempat folikel muncul telah habis. Oleh karena itu, perlu dicari mekanisme yang mengisinya kembali. Hasil pertama yang menggembirakan di bidang ini muncul baru-baru ini.
Para ilmuwan telah melihat bagaimana orang yang telah didiagnosis dengan sirosis hati dapat diselamatkan. Mereka percaya bahwa pada beberapa tahap perkembangan penyakit, transplantasi seluruh organ dapat digantikan dengan pengenalan hanya sel induk (melalui arteri, tusukan langsung, transplantasi sel langsung ke jaringan hati). Spesialis dari Pusat Bedah dari Akademi Ilmu Kedokteran Rusia telah memulai studi percontohan, dan hasil pertama menggembirakan.
Perkembangan awal yang sangat menarik dilakukan oleh para ilmuwan Ukraina di bidang penyakit kardiovaskular. Saat ini, mereka telah mengumpulkan bukti eksperimental bahwa pengenalan sel punca ke pasien dengan infark miokard atau iskemia berat merupakan metode pengobatan yang menjanjikan.
Eksperimen klinis pertama dengan transplantasi sel induk, yang dimulai di Universitas Pittsburgh di Amerika Serikat, juga memberikan hasil yang baik pada pasien sakit kritis yang menderita stroke iskemik atau hemoragik. Setelah terapi sel, rehabilitasi neurologis terlihat jelas di dalamnya.
Sayangnya, statistik menakutkan tentang jumlah anak-anak dengan kerusakan otak intrauterine, termasuk cerebral palsy, sangat terkenal. Telah terbukti bahwa jika anak-anak seperti itu memulai transplantasi sel induk (atau terapi yang ditujukan untuk merangsang mereka, yaitu, melokalisasi sel mereka sendiri, endogen, di daerah yang terkena), kemudian setelah tahun pertama kehidupan, sering diamati bahwa bahkan sambil mempertahankan anatomi cacat otak, anak-anak memiliki gejala neurologis minimal.
Teknologi transplantasi sel induk yang dikembangkan secara efektif dapat sepenuhnya mengubah hidup kita. Tapi ini masa depan, dan saat ini bidang pengetahuan ini bahkan tidak memiliki namanya sendiri, hanya pilihan: "terapi sel", "transplantasi sel induk", "pengobatan regenerasi", bahkan "rekayasa jaringan" dan "rekayasa organ".
Tapi sudah mungkin untuk menghitung semua kemungkinan dari arah baru ini. Bukan tanpa alasan mereka mengatakan bahwa abad XXI akan ditandai oleh biologi, dan, mungkin, pengalaman regenerasi, yang dipertahankan selama jutaan tahun oleh amfibi dan protozoa, akan membantu umat manusia.
