በአይጦች፣ ሁለት ደረጃ ያለው የእድገት-factor ሕክምና የተቆረጠ ጣት የጠፉ አጥንቶችን እንደገና አበቀለ — ፍጹም ሳይሆን

የAristotle ጥያቄ፣ ስለ አይጥ ጣት

Salamander የተቆረጠ ሙሉ እግር — አጥንት፣ ጡንቻ፣ ነርቭ፣ ቆዳ፣ ሁሉንም — እንደገና ማብቀል ሲችል፣ አይጥ ወይም ሰው ግን ቁስሉን በጠባሳ ዘግቶ የሚቆምበት ምክንያት ምንድን ነው? ጥያቄው የቆየ ነው፤ ጽሑፉ ከሁለት ሺህ ዓመታት በላይ ወደ Aristotle ዘመን እንደሚመለስ ይገልጻል። ይህን ማድረግ የሚችሉ እንስሳት፣ በቁስሉ ላይ ከሚሰበሰብና የጠፋውን ከሚገነባ blastema ከሚባል ልዩ ባህሪ ያልያዙ ሕዋሳት ትንሽ ክምር ጀምረው የጠፋውን ክፍል እንደገና ያበቅላሉ። አብዛኞቹ አጥቢ እንስሳት blastema አያቋቁሙም። እኛ ቁስልን በጠባሳ እንዘጋለን።

ስለዚህ “በአይጥ ውስጥ የጣት እንደገና ማብቀል” የሚል ጽሑፍ፣ ከባዮሎጂ በጣም የቆዩ ያልተፈቱ ጥያቄዎች አንዱ መካከል — እና በቅርብ ጊዜ በብዙ ጫጫታ መካከል — ይገባል። ኢንተርኔትን ምን እንደሚል ከጠየቁ፣ ሰዎች የጠፉ ጣቶችንና እግሮችን እንደገና ለማብቀል እንደተቃረቡ ይነገርዎታል። ጽሑፉ የሚለው የተወሰነ፣ ይበልጥ ያልተለመደና ይበልጥ አስደሳች ነው፦ በአይጦች፣ በተለምዶ በጠባሳ በሚዘጋ የጣት ቁርጠት ላይ፣ ሁለት የእድገት ንጥረ ነገሮች በትክክለኛ ቅደም ተከተል — መጀመሪያ FGF2፣ ከዚያ BMP2 — ሲሰጡ፣ ቁርጥራጩ የጠፋውን አጥንት እንዲገነባ አደረጉ። ሙሉ እግር አይደለም። በሰዎች አይደለም። ፍጹም አይደለም። ግን አጥቢ እንስሳት በfibrosis የሚዘጉት ቁስል እንደገና እንዲያበቅል ተደረገ፣ ሊገባን የሚገባው ውጤትም ይህ ነው።

ደራሲዎቹ ምን አደረጉ?

የአይጥ ጣት አጥቢ እንስሳ አንድ ነገር እንኳ እንደገና ከሚያበቅልባቸው ጥቂት ቦታዎች አንዱ ነው። ጣቱን በጫፉ ላይ ቢቆርጡ እንደገና ያድጋል፤ ዝቅ ብለው — በጣቱ ሁለተኛ አጥንት፣ P2 phalanx ውስጥ — ቢቆርጡ ግን አያድግም። ቁርጥራጩ በጠባሳ ይዘጋና ይቆማል። በአዲስ የተወለዱ አይጦች ይህ የማያድግ P2 ቁርጠት ደራሲዎቹ ሆን ብለው የተጠቀሙበት ሞዴል ነው፤ አጥቢ እንስሳት በተደጋጋሚ እንደገና ማብቀል የሚሳናቸው ቁስል።

ሁለት የምልክት ፕሮቲኖችን አንድ በአንድ ሰጡት። ከቁርጠቱ ጥቂት ቀናት በኋላ፣ ቁስሉ ከተዘጋ በኋላ፣ FGF2 (fibroblast growth factor) የሚለቅ ትንሽ bead አስገቡ። ከአምስት ቀናት በኋላ BMP2 (bone morphogenetic protein) የሚለቅ ሁለተኛ bead አስገቡ። ከዚያ ጣቶቹን ለሳምንታት በmicro-CT ምስሎችና በቲሹ ቀለም ተከታተሉ፣ የቁስሉን ሕዋሳት አንድ በአንድ ተከታትለው የጂን ንባብ አደረጉ፣ እና እያንዳንዱ የቁስል ሕዋስ የት እንደደረሰ ለመከታተል የጄኔቲክ ምልክት ተጠቀሙ።

ምን አገኙ?

FGF2 ብቻውን ጥሬ ዕቃውን ገንብቷል፣ ውጤቱን ግን አልፎ አልፎ ብቻ ነው። ቁስሉ እንደ salamander ባሉ እንስሳት እውነተኛ እንደገና ማብቀልን የሚመራውን blastema የሚመስል የሚከፋፈሉ ሕዋሳት ክምር እንዲያቋቁም ገፋው፣ blastema የሚጠቀምባቸውን ጂኖችም አነቃ። ግን ብቻውን በአብዛኛው እዚያው ቆመ፦ ከታከሙት ጣቶች 70% ያህሉ አዲስ አጥንት አላበቀሉም፣ 30% ያህሉ ብቻ አንድ በቦታው ያልሆነ አጥንት ፈጠሩ።

FGF2 ከዚያ BMP2 ሥራውን ጨረሰ — ፍጹም ሳይሆን። BMP2 bead ከFGF2 bead በኋላ ሲመጣ፣ የታከመው እያንዳንዱ ጣት አዲስ አጥንት አበቀለ። አብዛኛዎቹ የጠፋውን የጫፍ phalanx (P3) በመሠረቱ growth plate ያለው ሊታወቅ የሚችል አጥንት አድርገው እንደገና አበቀሉ — ጣት አጥንት ሲያድግ የሚጠቀምበት ያው መዋቅር — ብዙዎቹም ትንሽ መገጣጠሚያ እንደገና ገነቡ፦ sesamoid የሚመስል አጥንት፣ tendon እና ligament ከቁርጥራጩ ጋር እንደገና ተገናኙ። በጥንቃቄ ሲለኩ፣ የበቀሉት ክፍሎች ከመጀመሪያዎቹ ጋር ተመሳሳይ ነበሩ ግን አንድ አልነበሩም፣ የቁርጥራጩ አጥንትም ቢያድግም ወደ መደበኛ መጠኑ አልደረሰም። ደራሲዎቹ ውጤቱን “ሙሉ ግን ፍጹም ያልሆነ ጣት” ይሉታል — ሙሉ የተባለው እያንዳንዱ የተቆረጠ መዋቅር አንድ ተጓዳኝ ስላለው፣ ፍጹም ያልሆነው ደግሞ አንዳቸውም ትክክለኛ ቅጂ ስላልሆነ ነው።

የቁስሉ ሕዋሳት በእውነት እንደገና ተዘጋጁ። የአንድ ሕዋስ ንባብ፣ FGF2 በአንድ ቀን ውስጥ የቁስሉን fibroblasts እንደቀየረ፣ ወደ ፅንስ የእድገት ሁኔታ ከመመለስ ጋር የተያያዙ ጂኖችን (Hmga1, Hmga2) እንዳነቃ አሳየ። ከዚያ የጄኔቲክ ምልክት፣ ተራ የቁርጥራጭ ሕዋሳት እንደገና ተለይተው — ከጀመሩበት ቦታ ይልቅ በጣቱ ሩቅ ክፍል የሚገኙ መዋቅሮችን እንዲገነቡ ተመርተው — ለበቀለው phalanx እና ለአዲሱ መገጣጠሚያ synovial እና connective tissues እንደረዱ አሳየ (ትንሹ sesamoid የሚመስል አጥንት በአብዛኛው ከሌሎች ሕዋሳት ተፈጠረ)።

ይህ ምን ማለት ይሆናል?

ደራሲዎቹ በጥንቃቄ ሁለት ትርጓሜዎችን ያቀርባሉ።

መጀመሪያ፦ አጥቢ እንስሳት እዚህ እንደገና ማብቀል የሚሳናቸው ትክክለኛዎቹ ሕዋሳት ስለሌሉ አይደለም። እንደገና ማብቀል የሚችሉ ሕዋሳት በቁስሉ አሉ፤ የጎደሉት የሚያነቃቸው ምልክቶች ናቸው። የFGF እና BMP ምልክቶችን በትክክለኛ ቅደም ተከተል ሲሰጡ፣ በጠባሳ ይዘጋ የነበረ ቁስል በምትኩ እንደገና ያበቅላል። በደራሲዎቹ አገላለጽ፣ ይህ ምልክት በተለምዶ በfibrosis በሚፈወስ ቁስል ላይ እንደገና ማብቀልን ለመጀመር በቂ ነው።

ሁለተኛ፦ የተነሳው እንደገና ማብቀል በሁለት መንገዶች ይሄዳል — phalanxን የፅንስ እድገቱን በመድገም እንደገና የሚገነባ በblastema ላይ የሚመሠረት መንገድ (ስለዚህ growth plate አለው)፣ እና የመገጣጠሚያውን ስብስብ የሚገነባ በblastema ላይ የማይመሠረት መንገድ። አብረው በግምት ቁርጠቱ ያስወገደውን ሊተኩ ይችላሉ።

ይህ የማያረጋግጠው

• በአይጦች ውስጥ ነው — በአዲስ የተወለዱ አይጦች ጣቶች፣ በተለምዶ ማደግ ስለሚሳነው በተመረጠ ሞዴል። በሰው ላይ ምንም አልተደረገም።
• የጣት አጥንት ነው፣ እግር አይደለም። ቁርጠቱ ከአንድ ጣት ጋር የሚመሳሰለውን ጫፍ (distal P2፣ P3፣ እና ትንሽ sesamoid አጥንት) ያስወግዳል፤ ውጤቱም እነዚህ ትናንሽ ክፍሎች እንደገና ማደግ ነው። “እግሮችን እንደገና ማብቀል” በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የለም።
• ፍጹም አይደለም። ያደጉት አጥንቶች ከመጀመሪያዎቹ ጋር ይመሳሰላሉ ግን አንድ አይደሉም፣ የቁርጥራጩ አጥንት ወደ ሙሉ መጠኑ አይመለስም፣ FGF2 ብቻውንም ብዙ ጊዜ ይሳነዋል።
• ሁለት የእድገት-factor beads በቅደም ተከተል ናቸው — መድኃኒት፣ serum፣ cream ወይም አንድ ሕክምና አይደለም። ጊዜው አስፈላጊ ነበር፦ FGF2 መጀመሪያ፣ BMP2 ከአምስት ቀናት በኋላ።
• ይህ በአዋቂ ወይም በትልቅ አጥቢ እንስሳት እንደሚሠራ፣ ወይም ደህንነቱ የተጠበቀ መሆኑን አያሳይም። እነዚህ በጥብቅ ቁጥጥር ሙከራ ውስጥ ያሉ አዲስ የተወለዱ አይጦች ናቸው።

ማስረጃው ምን ያህል ጠንካራ ነው?

በራሱ ወሰን ውስጥ ዋናው ውጤት ጠንካራ ነው። እያንዳንዱ FGF2→BMP2 ጣት፣ ቁጥጥር ጣቶች ምንም አጥንት ባላበቀሉበት ቦታ አዲስ አጥንት አበቀለ፣ እና አምስት ገለልተኛ የማስረጃ ዓይነቶች — 3D የአጥንት ምስል፣ የቲሹ ቀለም፣ የቅርጽ ስታቲስቲክስ፣ የአንድ ሕዋስ ንባብ፣ እና የሕዋስ ዘር መከታተል — በአንድ አቅጣጫ ይጠቁማሉ።

ታማኝ ገደቦቹ ስለ ወሰን ናቸው፣ ስለ ውጤቱ ጥንካሬ አይደሉም። ምላሹ የሚለያይና ፍጹም ያልሆነ ነው፤ በአዲስ የተወለዱ አይጦች ነው፤ “በቂ” የሚለው ጠንካራ ቃልም ለዚህ ሞዴል ቁስል ነው፣ ለሰዎች አይደለም። ጽሑፉ ትክክለኛ ምልክቶችን በአይጥ ጣት በመስጠት የአጥቢ እንስሳት እንደገና ማብቀል ውድቀትን ማሸነፍ እንደሚቻል ያሳያል። የሰው እግር — ወይም የሰው ጣት — እንደገና ለማብቀል መንገድ አያሳይም።

ለምን አስፈላጊ ነው?

ለረጅም ጊዜ ያልተፈታው ጥያቄ፣ አጥቢ እንስሳት እንደገና ለማብቀል ሕዋሳት የሌላቸው መሆኑን ወይም እነሱን መጠቀም ብቻ የሚሳናቸው መሆኑን ነበር። ይህ ሥራ ለሁለተኛው የሚሰጥ ግልጽ ድምፅ ነው፤ ብቃት ያላቸው ሕዋሳት በቁስሉ ላይ አሉ፣ ትክክለኛዎቹ ምልክቶች በትክክለኛ ቅደም ተከተል ሊያነቃቸው ይችላሉ። ይህ በእውነት ተስፋ የሚሰጥ ሐሳብ ነው — ግን ረጅም መንገድ አለው። “በአዲስ የተወለደ አይጥ ጣት ውስጥ በቂ” የሚለውን ሰው ሊያስተውለው ወደሚችል ነገር መቀየር ረጅም መንገድ ነው፣ ጽሑፉም ይህን አይደብቅም። ዋጋው የፅንሰ ሐሳብ ማረጋገጫ ነው፣ ቃል ኪዳን አይደለም።

ግልጽ ማጠቃለያ

በአዲስ የተወለዱ አይጦች፣ በሁለተኛው የጣት አጥንት (P2) ውስጥ የሚደረግ ቁርጠት በተለምዶ በጠባሳ ይፈወሳል፣ እንደገናም አያድግም። FGF2 beadን መትከልና ከአምስት ቀናት በኋላ BMP2 beadን መትከል ይህን ቀየረ፦ FGF2 blastema የሚመስል የሚከፋፈሉ ሕዋሳት ክምር አቋቋመ፣ BMP2 እንዲለያዩ አደረጋቸው፣ ጣቱም የጠፋውን phalanx — የእድገት growth plateን ጨምሮ — እና ብዙ ጊዜ ትንሽ መገጣጠሚያ፣ tendon፣ ligament እና sesamoid አጥንት እንደገና አበቀለ። የበቀሉት ክፍሎች ከመጀመሪያዎቹ ጋር ተመሳሳይ ነበሩ ግን ትክክለኛ ቅጂ አልነበሩም፣ ውጤቱም ፍጹም አልነበረም። የሕዋስ መከታተል፣ ተራ የቁስል ሕዋሳት የጠፉትን መዋቅሮች እንዲገነቡ እንደገና መዘጋጀታቸውንና መለየታቸውን አሳየ። ዋናው ነገር፦ እዚህ የአጥቢ እንስሳት እንደገና ማብቀል ውድቀት የጎደሉ ምልክቶች ችግር ነው፣ የጎደሉ ሕዋሳት አይደለም፣ እና FGF + BMP ምልክት በዚህ ሞዴል ለማሸነፍ በቂ ነው። በአይጦች ውስጥ የፅንሰ ሐሳብ ማረጋገጫ ነው — የሰው ሕክምና አይደለም፣ “እግሮችን እንደገና ማብቀል”ም አይደለም።

ከማጋነን ነፃ ምርመራ

ጽሑፉ የሚያሳየው: በአዲስ የተወለዱ አይጦች፣ በተለምዶ የማያድግ P2 የጣት ቁርጠትን በFGF2-ከዚያ-BMP2 ቅደም ተከተል ማከም፣ የተቆረጠውን distal phalanx (growth plate በሚፈጥር blastema) እና ብዙ ጊዜ የተያያዘ የመገጣጠሚያ ስብስብ (sesamoid የሚመስል አጥንት፣ tendon፣ ligament) እንደገና እንዲያድግ ያደርጋል። አምስት የማስረጃ መስመሮች — micro-CT፣ histology፣ የቅርጽ morphometrics፣ የአንድ ሕዋስ ንባብ፣ እና lineage tracing — ይደግፉታል። የተነሱት መዋቅሮች ከመጀመሪያዎቹ ጋር ተመሳሳይ ናቸው ግን ትክክለኛ ቅጂ አይደሉም።

ሊሆን የሚችለው ግን ያልተረጋገጠው: FGF2 ብቻውን፣ በተለየ ጊዜ ወይም መጠን፣ እንደገና ማብቀሉን ሊያጠናቅቅ መቻሉ፤ እንደገና የተለዩት ሕዋሳት የሚከተሉት ትክክለኛ የእድገት ፕሮግራም።

የማያሳየው: በሰዎች፣ በአዋቂ ወይም በትልቅ አጥቢ እንስሳት ምንም ነገር፤ ሙሉ እግር ወይም ሙሉ ጣት እንደገና ማብቀል፤ መድኃኒት፣ serum ወይም የአንድ ደረጃ ሕክምና፤ ደህንነት፤ ወይም ውጤቱ ፍጹምና አስተማማኝ መሆኑን።

ዋና ገደቦች: አዲስ የተወለዱ አይጦች፤ የጣት አጥንት ሞዴል፣ እግር አይደለም፤ የሚለያይና ፍጹም ያልሆነ ምላሽ (FGF2 ብቻውን ብዙ ጊዜ ይሳነዋል)፤ “በቂ” የሚለው ለዚህ ሞዴል ቁስል ነው፣ ለሰዎች አይደለም፤ የሰው ወይም የአዋቂ አጥቢ እንስሳ መረጃ የለም።

አጠቃላይ አንባቢ ምን ያህል መተማመን ይኖርበታል? በዚህ የአይጥ ሞዴል FGF2→BMP2 ከፊል የጣት እንደገና ማብቀልን በእውነት እንዳስነሳ፣ እና ብቃት ያላቸው ሕዋሳት ቢኖሩም ምልክት እንዳልደረሳቸው ከፍተኛ መተማመን። ይህ የሰው እግር እንደገና ማብቀል እንዳልሆነ እና ሕክምና እንዳልሆነ ከፍተኛ መተማመን። ፅንሰ ሐሳቡ ምን ያህል ሊተላለፍ እንደሚችል ዝቅተኛ እስከ መካከለኛ መተማመን። ተገቢው አቋም፦ አጥቢ እንስሳት ለምን እንደገና ማብቀል እንደሚሳናቸው የሚያሳይ እውነተኛና ውብ የፅንሰ ሐሳብ ማረጋገጫ — ከርዕሱ በጣም ሩቅ።