Većina nas zna da neuroni i druge stanice unutar živčanog sustava koriste elektricitet za komunikaciju. Ali ono što su znanstvenici naučili posljednjih desetljeća je da sve stanice u tijelu to rade, koristeći električnu energiju da "međusobno" razgovaraju i donose odluke o rastu i razvoju.
Povezani sadržaj
- Ovi oboreni crvi obnavljaju stare uspomene zajedno s novim glavama
Sada, istraživači sa Sveučilišta Tufts otkrili su da manipuliranje električnim nabojem stanica može povećati sposobnost organizma u borbi protiv infekcije. Dok je istraživanje bilo na embriju pupoljaka, ako se ovaj fenomen održi kod ljudi, to bi mogao biti novi način borbe protiv bolesti. Također može potencijalno dovesti do novih načina popravljanja ozljeda, čak i jedan dan, pomažući obnavljanju dijelova tijela.
"Bioelektričnost je nevjerojatno nov smjer u medicini koji nadilazi samo infekciju", kaže Michael Levin, profesor biologije na Tuftsu koji je vodio istraživanje.
Svaka stanica u živom tijelu sadrži maleni električni naboj, definiran kao razlika između nabijenih atoma na obje strane ćelijske membrane. Levin, koji je proučavao te optužbe godinama, pretpostavio je da depolarizacija stanica - smanjujući razliku naboja unutar i izvan stanice - može pomoći tijelu u borbi protiv infekcije.
U studiji, koja je danas objavljena u npj Regenerativnoj medicini, istraživači su koristili lijekove za depolarizaciju stanica embrija šparoga. Zatim su zarazili embrije E. coli . Dok je od 50 do 70 posto običnih pupava zaraženih E. coli umrlo, samo 32 posto tadpola s depolariziranim stanicama.
No, istraživači su se ipak trebali uvjeriti da lijekovi zapravo mijenjaju električne naboje stanica ćelija mladunca, a ne samo izravno ubijaju E. coli . Dakle, oni su ubrizgali stanice tadpola s messenger RNA (mRNA) kodiranom s informacijama da bi izravno depolarizirali stanice padalica. Ovaj je pristup djelovao slično liječenju lijekovima, sugerirajući da je to depolarizacija, a ne lijekovi koji se bore protiv infekcije.
"Učinak nije bio na bakterije, već na domaćina", kaže Levin.
Postoje dvije vrste imunološkog sustava kod svih kralješnjaka, od mlatara do ljudi. Postoji adaptivni imunološki sustav, koji djeluje tako što je izložen specifičnom patogenu. Nakon što dobijete cjepivo, adaptivni imunološki sustav "pamti" patogena i može se boriti protiv njega ako budete ponovo izloženi. Isto vrijedi i ako ste u divljini izloženi patogenu, poput ako ulovite kozicu. Prilagodljivi imunološki sustav zna kako se boriti protiv njega, tako da je daleko vjerojatnije da ćete ga ikada ponovo uhvatiti. No, prilagodljivi imunološki sustav djeluje samo na patogene koje prepoznaje, tako da ne može pomoći ako ste izloženi nečemu potpuno novom. Tu je i urođeni imunološki sustav koji se u vašim najranijim trenucima razvija kao oplođeno jaje. Napada svaki patogen koristeći posebne krvne stanice i kemijske posrednike.
Depolarizacija djeluje s urođenim imunološkim sustavom, pomažući mu da oduzme više sila, poput makrofaga (vrsta bijelih krvnih stanica koje se bore protiv infekcije), potrebnih za borbu protiv infekcije. Još nije jasno zašto to djeluje, ali vjerojatno ima neke veze s manipuliranjem putovima koji se koriste za komunikaciju s urođenim imunološkim sustavom.
Također je poznato da urođeni imunološki sustav također pomaže organizmima u obnovi i obnovi tkiva. Levin i njegov tim znali su da pupoljci kojima su amputirani repovi pokazuju depolarizaciju u njihovim stanicama. Sastavljajući tragove zajedno, pitali su se hoće li ozlijeđeni mlakočići moći bolje boriti protiv infekcije. Tako su im amputirali repove mlatara i zarazili ih E. coli . Te ljepotice su, u stvari, bolje mogle suzbiti infekciju.
Ova pupoljka nije zaražena E. coli. Ima relativno nizak nivo leukocita koji se bore protiv infekcije (crvene boje). (Tufts) 
Ova lopata zaražena je E. coli nakon depolarizacije njegovih stanica. Ima relativno visoku razinu leukocita koji se bore protiv infekcije (crvene boje). (Tufts) No, hoće li ova tehnika manipulacije bioelektričnošću djelovati na ljude?
"Glavna tehnologija koju koristimo je uporaba droga i mRNA ionskog kanala za depolarizaciju tih stanica koje se mogu koristiti u bilo kojem stvorenju", kaže Levin. "Zapravo smo to učinili u organizmima uključujući i ljudske stanice."
Neki od lijekova koji se mogu koristiti za depolarizaciju stanica već su odobreni za ljude. Uključuju anti-parazitici i lijekovi za aritmije srca i napadaje. Levin naziva ove lijekove "ionoceuticima" jer mijenjaju polarizaciju stanice.
Tim prelazi na modele glodavaca. Ako je to uspješno, testiranje na ljudima moglo bi biti niz put.
No mogu se pojaviti izazovi u primjeni metode koja djeluje na embrionalne tadpole na onu koja djeluje na životinjama koja nisu embrionalna. Putovi prisutni tijekom embrionalnog razvoja koji omogućuju depolarizaciju stanica i aktiviranje imunološkog sustava možda neće biti prisutni nakon rođenja.
„Možemo li ih reagirati bez štetnih učinaka u nepoznato ili ne“, kaže Jean-François Paré, znanstveni suradnik u Levinovom laboratoriju i prvi autor ovog rada.
Uz proučavanje učinaka depolarizacije na infekciju, Levinov laboratorij također proučava kako manipuliranje bioelektričnošću može pomoći u borbi protiv raka, popraviti urođene mane i čak obnoviti organe ili udove. Tim pretpostavlja da je moguće izmijeniti način na koji stanice električno prenose svoje odluke o rastu i razvoju, usmjeravajući ih da se "odluče" vratiti na, recimo, izgubljeni prst.
"Radimo na poboljšanju regenerativnih sposobnosti", kaže Levin. "Konačno, cilj je omogućiti obnavljanje bilo kojeg oštećenog organa. Zvuči kao znanstvena fantastika, ali u nekim ćemo trenu to moći ponovo uzgajati. "
