Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy z uczelni Georgia Tech stworzyli w swoich laboratoriach sztuczną kość, która naśladuje zdolność swojego naturalnego odpowiednika do stopniowego "przenikania" w ścięgna i więzadła. Zastosowana metoda może znaleźć zastosowanie głównie w medycynie regeneracyjnej.

Istotną cechą tkanki kostnej jest jej zdolność do wnikania pomiędzy elementy struktur takich, jak ścięgna czy więzadła, i tworzenie wspólnie z nimi złożonej sieci. Ta charakterystyczna struktura umożliwia powstanie ogromnej powierzchni styku dwóch różnych typów komórek, nadając powstającemu w ten sposób połączeniu unikalną wytrzymałość. Dotychczas brakowało sposobów na tworzenie tak złożonych połączeń, lecz wykonane przez Amerykanów badania stanowią istotny krok naprzód w tej dziedzinie.

Pracujący na Georgia Tech naukowiec, prof. Andres Garcia, opisuje główne założenia projektu: jednym z największych wyzwań w medycynie regeneracyjnej jest wytworzenie stopniowo "rozrzedzającej się" struktury, ponieważ właśnie tak zbudowana jest większość tkanek. Istnieją też badania silnie sugerujące, że właśnie taka powierzchnia zapewnia lepszą spójność i zdolność do przenoszenia ciężarów. Prowadzonemu przez niego zespołowi udało się nie tylko uzyskać kość o pożądanej strukturze, lecz także wytworzyć gradient stopniowo przenikających się struktur o różnym stopniu sztywności. Co więcej, uzyskana hybryda została skutecznie wszczepiona zwierzętom laboratoryjnym na kilka tygodni.

Kluczem do sukcesu okazało się stworzenie trójwymiarowego szkieletu,  który został wysycony różnymi stężeniami cząsteczek retrowirusa - mikroorganizmu podobnego do wirusa HIV, zdolnego do przekazywania własnych genów komórkom, z którymi wejdzie w kontakt. Na tak przygotowaną powierzchnię naniesiono fibroblasty - komórki zdolne do wytwarzania, w zależności od rodzaju stymulacji, różnego rodzaju włokien charakterystycznych np. dla tkanki kostnej, skóry czy więzadeł.

W eksperymencie zastosowano wirusa przenoszącego gen dla białka zwanego Runx2. Należy ono do tzw. czynników transkrypcyjnych, czyli protein regulujących aktywność niektórych genów. Aktywność Runx2 wywołuje m.in. powstawanie kości. Im węcej jego kopii jest wytwarzanych przez określone komórki, tym większe jest prawdopodobieństwo przyjęcia przez nie formy charakterystycznej dla kości. Jeżeli jest ich mniej, komórki rozwijają się do postaci ścięgien oraz więzadeł. Zastosowanie tak przygotowanej struktury pozwoliło na uzyskanie hybrydowej tkanki, w której elementy kości płynnie przenikają do postaci charakterystycznej dla więzadeł czy ścięgien. Tak uporządkowana architektura tkanki przypomina budowę naturalnych kości oraz ich miejsca przyczepu do mięśni (funkcję tę pełnią ścięgna) lub innych kości (więzadła).

Jeżeli opracowana technologia przejdzie pomyślnie dalsze testy, możliwe będzie jej zastosowanie w medycynie, np. podczas chirurgicznej rekonstrukcji więzadeł. Zabiegi tego typu umożliwiają przywrócenie prawidłowego połączenia pomiędzy kośćmi, lecz stosunkowo często kończą się niepowodzeniem właśnie ze względu na niedoskonałość połączenia więzadła z tkanką kostną. Odpowiednia modyfikacja metody opracowanej na Georgia Tech może okazać się skutecznym rozwiązaniem tego problemu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowe analizy kości, która posłużyła do odkrycia i zidentyfikowania denisowian, zdradzają kolejne sekrety tego tajemniczego gatunku człowieka. Cyfrowa rekonstrukcja paliczka dowodzi, że palce denisowian były bardziej podobne do palców Homo sapiens niż do neandertalczyków.
      W 2008 roku w Denisowej Jaskini znaleziono fragment kości małego palca. Dwa lata później świat obiegła wiadomość, że należał on do gatunku odmiennego zarówno od neandertalczyków jak i ludzi współczesnych. W ten sposób dowiedzieliśmy się o istnieniu denisowian.
      Wspomniana kość została podzielona na dwie części. Jedna z nich, bliższa samej dłoni, trafiła do Instytutu Maksa Plancka, gdzie przeszła badania i to na jej podstawie zidentyfikowano denisowian, drugą część wysłano na Univerity of Berkeley.
      Teraz porównano analizy DNA obu części, by upewnić się, że należały do tej samej osoby i wykonano cyfrową rekonstrukcję całej kości. To nie zrewolucjonizuje naszej wiedzy o morfologii denisowian, ale rzuci nieco światła na tę kwestię, mówi paleoantropolog Bence Viola z University of Toronto.
      Kość została odkryta przez rosyjskich archeologów pracujących pod kierunkiem Anatolija Derewianko. Zdecydowano się ją podzielić i wysłać do dwóch specjalistycznych laboratoriów, by te spróbowały dokonać analizy genomu. Po tym, jak uczeni z Instytutu Genetyki Ewolucyjnej im. Maksa Plancka w Lipsku zsekwencjonowali DNA i okazało się, że należy ono do nieznanego gatunku człowieka, rosyjscy archeolodzy przyznali, że drugi fragment kości wysłali do USA. Uczeni z Niemiec nie mieli zamiaru pozwolić, by Amerykanie ich wyprzedzili i w marcu 2010 opublikowali wyniki badań nad mitochondrialnym DNA (mDNA) kości, a kilka miesięcy później opisali pełne DNA jądrowe (nDNA).
      Denisowa Jaskinia stała się jednym z najważniejszych stanowisk archeologicznych. Znaleziono w niej m.in. szczątki potomka neandertalskiej matki i denisowiańskiego ojca.
      Nie mniej jednak interesujące są losy samej kości, a raczej jej fragmentu, który został wysłany do USA. Trafił on do zespołu genetyka Edwarda Rubina z Lawrence Berkeley Laboratory (LBL). Gdy w Lipsku zespół Svante Pääbo zsekwencjonował mDNA Eva-Maria Geigl z Institute Jacques Monod w Paryżu poprosiła Rubina o przesłanie jej kości, którą dostał od Rosjan. Chciała bowiem zskewencjonować nDNA. Nie mogła sobie z tym poradzić, więc zaczęła pracować nad innymi metodami sekwencjonowania. W tym czasie zespół Paabo opublikował również wyniki badań nad nDNA. W tej sytuacji Rubin poprosił Geigl o zwrot kości. Została ona wysłana z powrotem do USA w 2011 roku, jednak Geigl zachowała sobie próbki i wykonała szczegółowe fotografie. Uczona przez lata próbowała zbadać nDNA, ale jej się to nie udało. W końcu zdecydowała się na publikację danych z mDNA. Dzięki temu potwierdzono, że oba fragmenty pochodzą z tej samej kości, a wykonane przez nią zdjęcia posłużyły do jej cyfrowej rekonstrukcji. Okazało się, że mimo iż denisowianie są bliżej spokrewnieni z neandertalczykami, to ich palce bardziej przypominały palce H. sapiens. Skądinąd wiemy, że zęby denisowian nie przypominają zębów człowieka współczesnego.
      Tymczasem fragment kości wysłany do USA zaginął. Rubin w 2016 roku opuścił LBL i rozpoczął pracę dla przemysłu, a dziennikarzom nie udało się z nim skontaktować. Odkrywca kości, Anatolij Derewianko twierdzi, że w 2011 lub 2012 Rubin wysłał kość do słynnego laboratorium Eske Willersleva z Uniwersytetu w Kopehnadze. Laboratorium nie odpowiedziało dotychczas na pytanie o kość.
      Na razie nie wiadomo zatem, gdzie kość jest, ani w jakim jest tanie. Badania DNA są badaniami destrukcyjnymi i zespół Pääbo musiał częściowo zniszczyć swój fragment kości.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Suplementy z witaminą E mogą zmniejszać masę kostną. Naukowcy z Keio University zauważyli, że myszy, którym podawano duże dawki witaminy E, miały mniejszą masę kostną od zwierząt z niedoborem tej witaminy.
      Chociaż niektóre wcześniejsze badania sugerowały, że witamina E korzystnie wpływa na masę kostną, w tym przypadku uzyskano odwrotne wyniki. Wg autorów artykułu z Nature Medicine, witamina zaburza równowagę między osteoklastami (komórkami kościogubnymi) a osteoblastami (komórkami kościotwórczymi). Powstaje więcej osteoklastów, przez co kości są szybciej niszczone niż odbudowywane.
      Wcześniejsze studia, które wskazywały na korzystny wpływ witaminy E, odwoływały się do jej właściwości przeciwutleniających. Shu Takeda i jego zespół stwierdzili jednak, że myszy z niedoborem białka transportującego witaminę E mają wyższą masę kostną wskutek ograniczenia procesu resorpcji tkanki. Niezależnie od właściwości antyutleniających, witamina E stymuluje bowiem fuzję komórek prekursorowych osteoklastów. Dzieje się tak wskutek ekspresji szeregu związków.
      Akademicy z Keio University podkreślają, że gdy w paszy zdrowych myszy i szczurów uwzględniono dawki witaminy E występujące w suplementach dla ludzi, następował u nich spadek masy kostnej.
      Komentatorzy odkrycia Japończyków podkreślają, że nie należy eliminować witaminy E z diety, wykluczając np. szpinak czy brokuły, bo gdyby szkodliwy wpływ potwierdził się w przyszłych badaniach, chodziłoby o duże dawki, z jakimi można się spotkać w suplementach. Trzeba pamiętać o tym, że o ile rola witamin rozpuszczalnych w tłuszczach, takich jak witamina D, w podtrzymywaniu zdrowia kości jest dobrze poznana, w przypadku witaminy E nadal pozostało dużo do odkrycia.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Cesarstwo Zachodniorzymskie stało nie tylko na koniach, ale i na wielbłądach. Co więcej, były one importowane również na północ Europy. W czasie podróży siecią traktów można się więc było poczuć jak na Saharze czy stepach centralnej Azji...
      W swoim artykule z Journal of Archaeological Science archeolodzy Fabienne Pigière i Denis Henrotay opisali kości dromadera odkryte w belgijskim Arlon. Dokonali także przeglądu 22 stanowisk, na których znaleziono zarówno kości wielbłądów jednogarbnych, jak i dwugarbnych.
      Naukowcy podkreślają, że wielbłądy były obecne na Starym Kontynencie przez cały okres rzymski. Dowodzą również, że ich analiza wykazała, że wbrew wcześniejszym teoriom, baktriany i dromadery nie służyły do celów wojskowych, a przynajmniej nie tylko.
      W kilku przypadkach ich kości znaleziono bowiem w cywilnych siedliskach: willach lub wioskach. Wszystkie stanowiska archeologiczne z wielbłądami znajdowały się w pobliżu dróg. Oznacza to, że zwierzęta te miały pierwotnie spełniać funkcje juczne, przewożąc zarówno towar militarny, jak i cywilny.
      Wszystkie wielbłądzie znaleziska to dorosłe osobniki, które pasowały do celów transportowych. Poza tym rzymskie źródła pisane wskazują, że duża odporność była cechą poszukiwaną u wielbłądów wykorzystywanych w roli zwierząt jucznych. [...] Szczególnie mocna budowa dromaderów z Arlon potwierdza możliwość wykorzystanie wielbłądów jako środków transportu. Innym możliwym wyjaśnieniem dla obecności wielbłądów w osadach wojskowych jest też spełnianie przez nie roli maskotek.
      Datowanie wykazało, że kości z Arlon pochodzą z IV w. n.e. Gwoli ścisłości, Arlon nie było dużym ośrodkiem, ale wioską zlokalizowaną przy skrzyżowaniu prowincjonalnych dróg. Choć badania wskazujące na obecność wielbłądzich kości to nie novum, dopiero teraz ktoś pokusił się o dokonanie przeglądu i skompilowanie wyników.
      Skąd przekonanie, że wielbłądy importowano? Bo nigdzie nie natrafiono na dowody świadczące o hodowli i rozmnażaniu. Miko Flohr, archeolog, a obecnie dyrektor Oxford Roman Economy Project, snuje rozważania, że wielbłądy mogły trafić do Europy przez przypadek - z handlarzami, byłymi żołnierzami czy podróżnikami. Mimo że było ich stosunkowo dużo, nie musi to świadczyć o istotnym historycznie zjawisku. Nacieszyły oczy, pomogły, a potem wymarły. To jednak tylko luźne skojarzenie, a wyjaśnienie wskazujące na funkcje transportowe wygląda na o wiele lepiej uzasadnione.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Neandertalczycy nie zasiedlali wyłącznie jaskiń. Budowali także szałasy z kości mamutów. Archeolodzy odkryli właśnie pozostałości takiego budynku sprzed 44 tys. lat (Quaternary International).
      W najszerszym miejscu okrągła konstrukcja mierzyła prawie 8 m. Analizy naukowców z Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu wykazały, że niektóre kości udekorowano rzeźbami oraz rysunkami z ochry. Wiele wskazuje na to, że neandertalczycy nie prowadzili wyłącznie wędrownego trybu życia i osiedlali się w różnych miejscach na dłuższy czas. Kości mamutów [upolowanych albo padłych w naturalny sposób] można opisać jako podstawę, na której umieszczano drewnianą okrywę albo rodzaj wiatrochronu. Neandertalczycy celowo wybierali duże kości największych dostępnych ssaków, czyli mamutów [...]. Mamucie kości rozważnie selekcjonowano. Długie, płaskie i ciosy układano na planie okręgu. Wykorzystanie kości jako elementów konstrukcyjnych należy docenić jako formę przewidywania zmian pogodowych. W chłodnym klimacie na otwartej przestrzeni brak drewna skłonił hominidy do użycia kości do ochrony przed wiatrem - tłumaczy Laëtitia Demay.
      Pozostałości kostnej struktury odkryto w Mołodowie - zespole stanowisk archeologicznych w pobliżu Czerniowców na Ukrainie. Wykorzystano w niej 116 dużych mamucich kości, w tym czaszki, szczęki, 14 kłów i kości nóg. W środku odnaleziono ślady 15 ognisk, co sugeruje, że miejsce było zamieszkane przez dłuższy czas.
      Konstruując kostną budowlę o powierzchni ok. 40 metrów kwadratowych, neandertalczycy odebrali palmę pierwszeństwa przedstawicielom Homo sapiens, którzy zaczęli tworzyć schronienia z kości mamuta 27,5-15 tys. lat temu (odkryto je w zachodniej Azji). Stéphane Péan, także z paryskiego Muzeum, dodaje, że budowle obu gatunków człowiekowatych wykonywano inaczej, co oznacza, że praktyki rozwinęły się niezależnie.
      W szałasie z Ukrainy obrabiano i gotowano nie tylko mamuty, ale i inne upolowane zwierzęta. Na podobne okrągłe twory natrafiono również w Czechach. Niektórzy naukowcy przestrzegają, że nie ma 100-proc. pewności, kto zbudował szałasy, ponieważ Homo sapiens z Afryki zaczęli zasiedlać Europę jakieś 45 tys. lat temu. W Mołodowie nie znaleziono żadnych skamieniałości, dlatego nie można ferować ostatecznych wyroków. Wg Demay, kamienne narzędzia są jednak typowe dla neandertalczyków, którzy zamieszkiwali Europę i zachodnią Azję, zanim zjawili się tu współcześni ludzie.
      Uszkodzenia przez wodę i inne czynniki pogodowe wskazują, że kości z Ukrainy ułożono w płytkim rowie. W środku znaleziono szczątki co najmniej 15 mamutów. Wszystkie nosiły ślady obróbki kamiennymi narzędziami. Nie było za to prawie znaków świadczących o ugryzieniach nieczłowiekowatych. Podczas wykopalisk natrafiono również na kości jeleni i bizonów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do wielu opisanych wcześniej można dołączyć kolejny powód, dla którego warto ćwiczyć. Aktywność fizyczna sprawia, że mezenchymalne komórki macierzyste (ang. mesenchymal stem cells, MSC) szpiku z większym prawdopodobieństwem przekształcają się w komórki tworzące kości (osteoblasty) niż komórki tłuszczowe (adipocyty).
      W eksperymentach zespołu Gianniego Parise'a z McMaster University myszy ćwiczyły na bieżni. W ten sposób udało się wykazać, że ćwiczenia aerobowe powodują, że występujące w szpiku kostnym MSC częściej stają się komórkami tkanki kostnej niż tłuszczowej. Zwierzęta biegały mniej niż przez godzinę trzy razy w tygodniu, ale miało to znaczący wpływ na produkcję elementów morfotycznych krwi, np. erytrocytów czy leukocytów, w czerwonym szpiku kostnym. U myszy nieaktywnych fizycznie komórki macierzyste dawały początek głównie adipocytom, upośledzając produkcję komórek krwi.
      Interesujące jest to, że program umiarkowanych ćwiczeń był w stanie znacząco zwiększyć liczbę komórek krwi w szpiku i krwiobiegu – podkreśla Parise. Jak widać, procentowy skład komórek zawieszonych w oczkach tkanki siateczkowatej szpiku oddziałuje na produktywność komórek macierzystych krwi. Komórki kości stwarzają dobre warunki do wytwarzania elementów morfotycznych, ale jeśli jamę szpikową zaczyna wypełniać tłuszcz, co stanowi powszechny objaw siedzącego trybu życia, komórki macierzyste krwi stają się mniej produktywne. Wskutek tego może się rozwijać np. niedokrwistość.
      Niektóre z efektów ćwiczeń są porównywalne z interwencją farmakologiczną. Aktywność fizyczna może wpływać na biologię komórek macierzystych, określając prawdopodobieństwo różnych ścieżek różnicowania. Niewykluczone więc, że w przyszłości pewne choroby hematologiczne będzie można leczyć ruchem…
×
×
  • Create New...