211service.com
Een virus dat beschadigde zenuwen herstelt
Virussen die ondersteunend zenuwweefsel nabootsen, kunnen op een dag helpen om gewonde ruggengraat te regenereren. Terwijl andere weefselmanipulatiematerialen in het laboratorium moeten worden gesynthetiseerd en gevormd, hebben genetisch gemanipuleerde virussen het voordeel dat ze zichzelf repliceren en zelfassembleren. Ze kunnen worden ontworpen om celvriendelijke eiwitten op hun oppervlak tot expressie te brengen en, met een beetje overhalen, tot complexe weefselachtige structuren worden gemaakt. Voorlopige studies tonen aan dat steigers die zijn gemaakt met behulp van een type virus dat een bacteriofaag (of faag) wordt genoemd en dat bacteriën infecteert maar geen dierlijke cellen kan binnendringen, de groei en organisatie van zenuwcellen kunnen ondersteunen.
Virale steiger: Deze vezel is gemaakt van miljarden virussen en wordt bestudeerd als een weefseltechnologie-steiger. De vezel helpt voorlopercellen uitgroeien tot neuronen.
Onderzoekers die aan tissue engineering werken, hopen uiteindelijk de eigen cellen van een patiënt te kunnen gebruiken om vervangend weefsel te laten groeien voor beschadigde harten, levers en zenuwen. Maar het nabootsen van de structuur en functie van het lichaamsweefsel is moeilijk gebleken. Matrices van ondersteunende, vezelachtige eiwitten ondersteunen de cellen van het hart, de longen en andere weefsels in het lichaam. Deze steigers bieden zowel structurele ondersteuning als chemische signalen die een orgaan of zenuwweefsel in staat stellen om goed te functioneren.
Sommige biologische ingenieurs gebruiken steigers gemaakt van polymeren om te proberen de ondersteunende matrix van echt weefsel na te bootsen. Seung-Wuk Lee , een bio-ingenieur aan de University of California, Berkeley, heeft zich in plaats daarvan tot virussen gewend. Virussen zijn slimme materialen, zegt hij. Als je het genoom eenmaal hebt geconstrueerd, kun je miljarden fagen maken, en het zijn zelfreplicerende materialen. De faag waar Lee mee werkt, M13 genaamd, is lang en dun, net als de eiwitvezels die de celmatrices in het lichaam vormen.
Eerst hebben Lee en zijn collega Anna Merzlyak M13 genetisch gemanipuleerd om zenuwvriendelijke eiwitten op hun buitenste jassen weer te geven. Van deze eiwitten is bekend dat ze zenuwcellen helpen zich te vermenigvuldigen, te hechten en zich uit te breiden tot lange vezelachtige vormen. Vervolgens kweekten de onderzoekers grote aantallen van de virussen in bacteriecelgastheren en lieten ze in een oplossing vallen die neurale voorlopercellen bevatte. Deze cellen zijn meer volledig ontwikkeld dan stamcellen, maar zijn nog jong en moeten worden overgehaald om nieuwe weefsels te vormen. In de oplossing richten de virussen zich als een vloeibaar kristal, zegt Lee. Hij en Merzlyak gebruikten pipetten om de oplossing in agar te injecteren, een Jell-O-achtig celcultuurmedium, waardoor lange, zenuwachtige vezels van het virus ontstonden, afgewisseld met cellen. De voorlopercellen vermenigvuldigden zich vervolgens en groeiden de lange takken die kenmerkend zijn voor neuronen. Lee zegt dat de faag zeer geschikt is voor het maken van lange, vezelachtige structuren zoals zenuwweefsel, maar ook om complexere structuren te maken door hun concentratie te variëren of hun positie te manipuleren met een magnetisch veld.
Lee is niet de eerste die een virus als technisch materiaal gebruikt. Andere onderzoekers hebben hetzelfde virus gebruikt om batterij-elektroden te bouwen. Het op deze manier gebruiken van het virus werd ontwikkeld door Angela Belcher , nu hoogleraar materiaalwetenschap en -techniek en biologische technologie aan het MIT, en vormde de basis van Lee's afstudeerwerk terwijl hij in haar laboratorium was. Genetisch gemanipuleerde fagen zijn door de Amerikaanse Food and Drug Administration al goedgekeurd als antibacterieel conserveermiddel voor voedsel, bijvoorbeeld voor gebruik in lunchvlees zoals bologna. Fagen worden ook bestudeerd als een mogelijke behandeling voor chronische bacteriële infecties.
Professor aan het MIT Instituut Robert Langer zegt dat Lee's werk interessant is vanuit een materiaalperspectief, maar hij waarschuwt dat de bruikbaarheid ervan moet worden vastgesteld door middel van in vivo studies.
Lee zegt dat zijn groep van plan is om de veiligheid van faagsteigers in levende dieren vervolgens vast te stellen. M13 heeft een goede staat van dienst op het gebied van veiligheid en is niet in staat mensen te besmetten. Toch zullen de Berkeley-onderzoekers moeten onderzoeken hoe het immuunsysteem van een dier reageert op de virale steigers en bewijzen dat ze zenuwregeneratie eenmaal in het lichaam stimuleren. Lee hoopt dat het virale systeem uiteindelijk zal worden gebruikt om neuronen te regenereren bij patiënten met ruggenmergletsel.