Ученые вырастили лапку крысы

Ученые вырастили первую искусственную ногу крысы

«Наши конечности содержат в себе мускулы, кости, хрящи, кровеносные сосуды, связки, нервы и прочие вещи, каждая из которых обладает своим собственным «каркасом», который поддерживает их форму. Мы показали, что мы можем сохранить их в том виде и положении, в котором они находятся в руках и ногах, поддерживать их в таком состоянии бесконечно долгое время и использовать для повторного выращивания, как минимум, сосудов и мускулов», — заявил Гаральд Отт (Harald Ott) из Гарвардского университета (США).
Отт и его коллеги уже несколько лет работают над созданием искусственных версий поврежденных органов. Два года назад они создали остроумную методику, которая позволяет выращивать исправные копии почек, используя больной орган в качестве «каркаса» для роста стволовых клеток.

По методике Отта, поврежденный орган сначала обрабатывается комбинацией химикатов, которые уничтожают клетки и оставляют обрамляющие их соединительные белки. Затем этот «шаблон» заполняется через бывшие артерии и мочевыводящие пути «заготовками» клеток почки и сосудов, извлеченными из зародыша крысы. Аналогичным образом были выращены искусственные легкие, сердце, печень и ряд других органов.

Используя эту методику, группа Отта подготовила каркас ноги крысы, и попыталась использовать его в качестве шаблона для бионической конечности. Ученые не ставили перед собой изначальную задачу вырастить всю ногу целиком, и поэтому сфокусировали свое внимание на двух самых тяжелых частях конечности – мускулах и кровеносных сосудах.
Поместив «каркас» и набор стволовых клеток мышц, сосудов и соединительной ткани в специальный биореактор, ученые получили через несколько недель полноценную конечность, за исключением отсутствующих в ней нервов.

Для проверки работоспособности ноги ученые подключили к ее мускулам электроды, которые заставили конечность сокращаться при подаче тока. Пальцы, суставы и индивидуальные мускулы искусственной ноги успешно двигались, и, по расчетам авторов статьи, они обладали сопоставимой силой по сравнению с конечностями новорожденного грызуна.

Сейчас ученые пытаются вырастить таким же способом искусственную руку примата, используя в качестве «каркаса» ампутированную конечность бабуина, а также думают о том, как можно решить проблему с проращиванием нервных окончаний в конечности.
По словам Отта, эта проблема может решиться сама по себе. «При пересадке конечностей в клиниках, нервы часто прорастают из культи в имплантируемую ногу или руку, что позволяет пациенту ощущать и двигать их, и мы выяснили, что этот процесс восстановления тоже зависит от «каркаса». Мы надеемся, что в будущем нам удастся использовать эту особенность тела при создании полноценных искусственных конечностей», — заключает ученый.

Источник

Ученые вырастили крысе новую лапу, на очереди человек

Биотехнологи Гарвардского университета вырастили с помощью стволовых клеток искусственную крысиную лапу. Это первый в истории случай успешного создания в лабораторных условиях действующей искусственной конечности и первый результативный шаг к полному перевороту в работе с ампутантами. Ведь если недостающие органы можно будет выращивать, то механические протезы уйдут в прошлое.

Эксперт по регенерации органов доктор Даниэль Вайс, работающий над той же тематикой в университете Вермонта, восторженно прокомментировал успех коллег: «Фантастика ожила!».

Выращенная лапа не просто не отторгается организмом – нормально сгибается, в ней наладилось кровообращение, но она все же не вполне совершенна, так как не имеет нервных окончаний. Изначально искусственно созданная крысиная конечность «жила» в специальной емкости, где снабжалась кислородом и питательными веществами, «подкармливалась» мышечными клетками и клетками кровеносных сосудов. После того как лапа полностью сформировалась, и в ней заработали кровеносные сосуды и мышцы, ее «приживили» к лабораторной крысе. Животное в состоянии сгибать новую лапу, шевелить ею и слегка опираться: по силе искусственная конечность примерно равна лапке крысеныша.

Коллектив ученых, которым руководит доктор Заральд Отт, трудился на базе Массачусетского госпиталя. Паузу брать исследователи не намерены и уже готовятся вырастить кисть и предплечье человеческой руки. Значение результатов, которых добились Отт и его последователи, сложно переоценить: в будущем такие искусственно выращенные органы смогут возвращать к полноценной жизни людей, пострадавших в автокатастрофах, военных конфликтах и т.д. Причем речь идет о не особенно отдаленном будущем: доктор Отт прогнозирует, что на разработку технологии выращивания человеческих рук и ног потребуется около 10 лет. Другие органы (почки, легкие, печень, сердце) ученые уже создавали в своей лаборатории. Дело за тем, чтобы отладить процедуру приживления.

Что касается протезирования будущего, то побочный эффект пока предвидится один: пациентам в период «отращивания» недостающей части тела придется принимать серьезные дозы иммунодепрессантов, дабы предотвратить отторжение нового органа.

Источник

В Гарвардском университете вырастили лапку крысы. Она успешно функционирует при подключении электродов.

Мужская беременность — цена вопроса

Десять крысят были выношены в теле отцов и выросли совершенно здоровыми.

Биоинженеры из Военно-морского медицинского университета в Шанхае (Naval Medical University) рассказали о результатах необычного эксперимента, в ходе которого самец крысы смог выносить детёныша:

«Нами была построена животная модель мужской беременности у млекопитающих».

В опытах принимали участие лабораторные крысы Rattus norvegicus f. domestica: подвид одомашненной крысы, который разводят специально в научных целях. Ученые используют крыс в исследованиях и экспериментах значительно реже, чем мышей, однако эти грызуны служат важной моделью для исследований в области психологии и биомедицины. У лабораторных крыс срок беременности составляет 21-23 дня; в общей сложности к исследованию было привлечено 46 пар крыс. Все самцы были кастрированными.

Каждый самец и самка были превращены в единый организм: их сшили вместе, объединив кровоток, а затем самцам пересадили матку. Для имплантации в женскую половину «организма» было использовано 562 эмбриона, в мужскую – 280. В теле самок нормально развились 169 эмбрионов, тогда как для самцов этот показатель составил 27.

Дождавшись положенного природой срока, 21,5 дня, ученые провели самцам кесарево сечение. На этой стадии было обнаружено несколько мертвых плодов, тогда как все доношенные детеныши самок родились живыми и здоровыми. Также были выжившие зародыши, которые после появления на свет прожили от двух часов до суток.

Однако десять крысят, выношенных в мужском теле, оказались самыми обычными: у них не найдены никакие заболевания или аномалии; они дожили до взрослой жизни и сами смогли размножаться.

Ученые подчеркивают, что ключевую роль в этой модели играет кровь беременной самки: она жизненно необходима для развития плода. И хотя общая эффективность остается низкой, на уровне 3,68% – метод показывает направления, в которых можно работать.

Мировое сообщество, и в первую очередь защитники животных, осудили эти эксперименты, сравнив их с опытами доктора Франкенштейна. Они напоминают, что у крыс есть нервная система, они чувствуют боль, страх и могут испытывать страдания.

Happy Hour

10 ИНТЕРЕСНЫХ ОТЛИЧИЙ АФРИКАНСКИХ КРЫС ОТ НАШИХ

APOPO — сегодня организация в Танзании, которая занимается обучением уникальных крыс (на фото ученые и африканские крысы)

Мир не без чудес. Зверек к которому мы все относимся равнодушно и с опаской, на другом континенте спасает жизни и ведет борьбу с контрабандистами.

1. Поражают размером

Африканские крысы вырастают размером до 1 метра, а весят более 1 кг. Соответственно «слепыши» или опушившиеся бегуночки имеют больший размер, чем взрослые крысы обитающие в наших широтах.

2. Мать, матери поможет.

Самки с другого выводка помогают выкармливать чужое потомство. На мой взгляд это удивительная особенность африканских грызунов.

3. Лучший друг человека

Африканские умеют искать противопихотные мины. Они дешевле собак и малый вес не взрослой особи может спасти от срабатывания мины. Корм для такого помощника стоит дешевле: по всему миру карликовые бананы считаются кормом для скота, обходятся почти бесплатно. А крысы их обожают! Ну и это еще не все. Они способны распознать любую контробанду спрятанную в мешки с кофе и с недавних пор начали мешать африканским браконьерам вывозить в Азию бивни и чешую редких ящериц.

Африканскую крысу приручить намного легче, чем собаку. Они миролюбивы и дают себя погладить. При встрече с человеком не спешат убегать.

5. Не бывают пухлыми

За 2 часа грызун способен перенести в своих щеках 3.1 кг еды. За час 1.7 кг. Учтите поправку на расстояния меняющиеся в течении времени. Забавно еще и то, что хотя этот гигантский зверек еды приносит много, ест относительно добытого очень мало, поэтому работать допустим в цирке с ним проблематично.

В Африке огромных крыс разводят на ферме. Мясо используют, как провиант. Но разводить эту породу тяжело — они боятся похолоданий и любых незначительных изменений температуры окружающей среды.

Африканские крысы — долгожители. Они способны прожить 8 лет, но эти данные не точны, поскольку выяснить продолжительность жизни вне воле ученым так и не удалось. Крысы обитающие в наших широтах дотягивают максимум до 4.

Потомство у африканских крыс маленькое: обычно не более 4 крысят за раз, не чаще, чем в полгода. Видимо ОТСЮДА следующая особенность. У африканских самок всего 4 сосочка, а у «отечественных» плодовитых — аж 12.

9. Им бы в цирке выступать

Гамбийские (африканские) крысы легко поддаются дресеровке.

Такая практика распространена слабо, но домашних крыс родом из Африки, приучают к унитазу, обучают трюкам и они способны научиться ходить целый за своим хозяином. Некая замена собаке (но будь у меня собака, я бы ее ни за что не променял)

10. «Держите меня семеро»

Если нашим крысам алюминий может создать преграду, то африканская крыса справится с алюминивым прутком толщиной 2 мм, что называется на «раз» и «два». Перегрызёт в лучших крысиных традициях.

Источник

Ученые сумели вырастить в лабораторных условиях лапку и вживить ее крысе

Лапка крысы, выращенная Гаральдом Оттом и его коллегами

B J Jank, Ott Laboratory

Выращивание органов — перспективная биоинженерная технология, целью которой является создание полноценных жизнеспособных органов. В качестве основы для будущего органа могут служить как плюрипотентные стволовые клетки, так и специальные биологические каркасы, на которые потом наращиваются клетки живых тканей.

Стволовые клетки — это незрелые клетки, имеющиеся у многих видов многоклеточных организмов. В 2006 году японские исследователи нашли способ превращения дифференцированных стволовых клеток (то есть тех, которые уже выполняют в организме конкретную функцию) в плюрипотентное состояние. Это означало, что

ученые могут брать стволовые клетки взрослого организма и путем перепрограммирования превращать их в клетки, составляющие другую ткань или внутренний орган.

На основе этой методики в 2014 году ученые сумели вырастить человеческий желудок — правда, его диаметр составлял около 3 мм. Несмотря на свою миниатюрность, этот органоид повторял структуру настоящего желудка. Главным достижением исследователей стало то, что им удалось заставить плоскую клеточную структуру, сформированную из стволовых клеток, превратиться в трехмерный объект — трубку, прототип желудочного мешка. Авторы исследования, о котором сообщалжурнал Nature, назвали свое достижение не органом, а органоидом. Несмотря на то что внутри мини-желудка присутствовали характерные складки и участок, контролирующий работу пищеварительных ферментов, некоторых важных признаков настоящего органа у него не было.

Несмотря на некоторые недостатки, модель желудка смогла стать прекрасным объектом для изучения естественной реакции органа на бактерию Helicobacter pylori, которая часто служит причиной развития гастритов, язв и даже рака: бактерии хватило суток, чтобы спровоцировать ранние этапы гастрита и активировать один из онкогенов.

Внутренние органы могут выращиваться и при использовании специальных каркасов — как искусственно изготовленных, так и натуральных, взятых от донорских органов. Каркас представляет собой точную копию органа пациента и состоит из прочного и пористого материала. Этот материал засеивается собственными клетками человека, взятыми из костного мозга. Прикрепление клеток к каркасу длится несколько суток и происходит в биореакторе — приборе, который создает благоприятные условия для развития культивируемых в нем микроорганизмов и клеток. В 2012 году в России была проведена первая в мире операция по пересадке пациентке изготовленной таким образом трахеи и части гортани. Проводил операцию скандально известный хирург Паоло Маккиарини.

Команда ученых под руководством Гаральда Отта из Массачусетской больницы общего профиля не первый год занимается выращиванием органов на каркасах, полученных от донорских органов: так, в 2010 и в 2013 годах журнал Nature Medicine сообщал об успехах врачей в выращивании легкого и почки. Уникальность методики специалистов заключается в том, что

требующий замены орган используется в качестве «шаблона»: он обрабатывается комбинацией химикатов, которые уничтожают клетки мягких тканей и оставляют обрамляющие их соединительные белки.

При изготовлении почки врачи заполняли «шаблон» клетками, извлеченными из зародыша крысы. Ученые добились того, что большая часть этих клеток проникла внутрь «шаблона» и закрепилась там, где раньше обитали клетки грызуна. Через несколько недель заготовка превратилась в полноценный орган, пропускающий через себя кровь и выделяющий мочу. Исследователи утверждают, что функционировала новая почка несколько хуже, чем второй, «родной» орган крысы, но при этом не наблюдалось ни кровотечений, ни отторжения организмом пересаженного объекта.

Несколько дней назад журнал Biomaterials сообщил еще об одном достижении команды Гаральда Отта. Впервые в мире ученым удалось вырастить в лабораторных условиях не внутренний орган, а конечность крысы — предплечье. Во время первого этапа работы с донорского органа — лапки крысы — удалялись все мягкие ткани, но «каркас» конечности сохранялся. В случае грызуна этот каркас составили коллагеновые структуры, формирующие мышцы, кровеносные сосуды, сухожилия и кости.

Второй этап работы заключался в «заселении» каркаса клетками, взятыми из тела той же крысы. При воссоздании кровеносных сосудов ученые также воспользовались клетками человеческого эндотелия — слоя, который выстилает внутреннюю часть сосудов и сердечные полости. По словам Отта, это

обеспечило сосудам прочность и сделало невозможным их разрыв при начале циркуляции крови.

Лапка крысы сформировалась в биореакторе в течение 2–3 недель. В завершение работы исследователи покрыли ее кожей. Перед тем как пересадить конечность грызуну, ученые убедились, что мускулы способны нормально функционировать: для этого через них пропускали электрический ток и наблюдали за сокращением мышц. После трансплантации по лапке начала циркулировать кровь. Теперь исследователям предстоит убедиться в том, что крыса научится полноценно пользоваться новой лапкой, а также в том, что организм грызуна не начнет отторгать конечность.

Гаральд Отт заявляет, что в настоящее время он и его коллеги работают над выращиванием лапы примата: ученым уже удалось освободить ее каркас от мягких тканей. Однако исследователи не рассчитывают на быстрый результат: по их мнению, до создания первой человеческой руки, которая будет способна заменить утраченную конечность, пройдет еще не менее десятилетия.

Источник