Katika panya, matibabu ya hatua mbili ya vipengele vya ukuaji huotesha tena mifupa iliyopotea ya kidole kilichokatwa — bila ukamilifu

Swali la Aristotle, likiulizwa kuhusu kidole cha mguu cha panya

Kwa nini salamanda anaweza kuotesha tena mguu mzima uliokatwa — mfupa, misuli, neva, ngozi, kila kitu — ilhali panya au binadamu huponya tu kisiki na kuishia hapo? Swali hilo ni la zamani: makala inasema lilianza tangu Aristotle, zaidi ya miaka elfu mbili iliyopita. Wanyama wanaoweza kufanya hivyo huotesha sehemu iliyopotea kutoka kwenye kilima kidogo cha seli ambazo hazijabobea kinachoitwa blastema, ambacho hukusanyika kwenye jeraha na kujenga upya kilichopotea. Mamalia wengi karibu kamwe hawaundi blastema. Sisi hufunga majeraha kwa kovu.

Kwa hiyo makala yenye kichwa “uotesho upya wa kidole katika panya” inaingia katikati ya mojawapo ya maswali ya zamani zaidi ambayo hayajajibiwa katika biolojia — na hivi karibuni katikati ya kelele nyingi. Ukiuliza mtandao inasema nini, utaambiwa kwamba binadamu wako karibu kuotesha tena vidole na viungo vya mwili vilivyopotea. Inasema jambo finyu, la kushangaza na lenye kuvutia zaidi: katika panya, kwenye sehemu ya kidole iliyokatwa ambayo kwa kawaida hufungwa na kovu, vipengele viwili vya ukuaji vilivyotolewa kwa mpangilio sahihi — kwanza FGF2, kisha BMP2 — vilisukuma kisiki kujenga upya mfupa uliopotea. Si kiungo kizima. Si katika binadamu. Si kwa ukamilifu. Lakini jeraha ambalo mamalia kwa kawaida hulifunga kwa tishu nyuzinyuzi lilifanywa kuotesha upya, na hilo ndilo tokeo linalostahili kueleweka.

Waandishi walifanya nini

Kidole cha panya ni mojawapo ya maeneo machache ambapo mamalia huotesha kitu tena. Kata kidole kwenye ncha yake kabisa na kitaota tena; kata chini zaidi — kupitia mfupa wa pili wa kidole, falanksi ya P2 — na hakitaota. Kisiki hufungwa na tishu ya kovu na kuishia hapo. Kukatwa huko kwa P2 ambako kwa kawaida hakuzai upya, katika panya wachanga waliozaliwa, ndiko modeli ambayo waandishi walichagua kwa makusudi: jeraha ambalo mamalia hushindwa kwa uthabiti kuotesha upya.

Walitumia protini mbili za kupeleka ishara, moja baada ya nyingine. Siku chache baada ya kukatwa, jeraha likishafungwa, waliweka chembe ndogo iliyotoa FGF2 (kipengele cha ukuaji cha fibroblasti). Siku tano baadaye waliweka chembe ya pili iliyotoa BMP2 (protini ya umbo la mfupa). Kisha walifuatilia vidole kwa majuma kadhaa kwa picha za micro-CT na upakaji rangi wa tishu, wakapanga mfuatano wa seli za jeraha moja baada ya nyingine, na kutumia alama za kijenetiki kufuatilia mahali kila seli ya jeraha ilipoishia.

Waligundua nini

FGF2 peke yake ilitengeneza malighafi lakini mara chache matokeo. Ilisukuma jeraha kukusanya kundi la seli zinazogawanyika linalofanana na blastema — mkusanyiko wa seli unaoendesha uotesho wa kweli katika wanyama kama salamanda — na kuwasha jeni ambazo blastema hutumia. Lakini peke yake mara nyingi iliishia hapo: karibu 70% ya vidole vilivyotibiwa havikuotesha mfupa mpya, na karibu 30% pekee viliunda mfupa mmoja uliokuwa mahali pasipofaa.

FGF2 kisha BMP2 ilikamilisha kazi — bila ukamilifu. Chembe ya BMP2 ilipofuata ya FGF2, kila kidole kilichotibiwa kiliotesha mfupa mpya. Vingi viliotesha tena falanksi ya mwisho iliyopotea (P3) kama mfupa unaotambulika wenye sahani ya ukuaji kwenye msingi wake — muundo uleule ambao mfupa wa kidole hutumia unapokua — na vingi pia viliotesha kiungo kidogo: mfupa unaofanana na sesamoidi, pamoja na kano na ligamenti zilizoungana tena na kisiki. Vilipopimwa kwa makini, vipande vilivyoota tena vilikuwa sawa kwa kiasi na vya awali lakini si nakala kamili, na mfupa wa kisiki, ingawa ulikua, haukufikia ukubwa wake wa kawaida. Waandishi wanaita matokeo “kidole kamili lakini kisicho kamilifu” — kamili kwa maana kwamba kila muundo uliokatwa ulikuwa na muundo unaolingana, lakini kisicho kamilifu kwa sababu hakuna uliokuwa nakala sahihi.

Seli za jeraha zilipangwa upya kwa kweli. Upangaji wa mfuatano wa seli moja moja ulionyesha kwamba FGF2 ilibadilisha fibroblasti za jeraha ndani ya siku moja, ikawasha jeni (Hmga1, Hmga2) zinazohusishwa na kurudi katika hali ya ukuaji inayofanana zaidi na ya kiinitete. Kisha uwekaji alama wa kijenetiki ulionyesha kwamba seli za kawaida za kisiki zilipewa utambulisho mpya — zilielekezwa kujenga miundo ya sehemu ya mbali zaidi ya kidole kuliko zilipoanzia — na kuchangia falanksi iliyoota tena pamoja na tishu za sinovia na unganishi za kiungo kipya (mfupa mdogo unaofanana na sesamoidi uliundwa kwa kiasi kikubwa na seli nyingine).

Hili labda linamaanisha nini

Waandishi wanatoa tafsiri mbili, kwa tahadhari.

Kwanza: sababu mamalia hushindwa kuotesha upya hapa si kwamba seli sahihi hazipo. Seli zenye uwezo wa uotesho zipo kwenye jeraha; kinachokosekana ni ishara za kuziwasha. Toa ishara za FGF na BMP kwa mfuatano sahihi, na jeraha ambalo lingeunda kovu huotesha upya badala yake. Kwa maneno ya waandishi, ishara hizi zinatosha kuanzisha matokeo ya uotesho katika jeraha ambalo kawaida hupona kwa tishu nyuzinyuzi.

Pili: uotesho uliochochewa hufuata njia mbili — njia inayotegemea blastema inayojenga upya falanksi kwa kurudia ukuaji wake wa kiinitete (ndiyo maana kuna sahani ya ukuaji), na njia isiyotegemea blastema inayojenga upya mkusanyiko wa kiungo. Kwa pamoja zinaweza kurejesha, kwa makadirio, kile kilichoondolewa na ukataji.

Hili halithibitishi nini

• Hili ni katika panya — vidole vya panya wachanga waliozaliwa, katika modeli iliyochaguliwa kwa sababu kwa kawaida hushindwa kuotesha upya. Hakuna lililofanywa katika binadamu.
• Ni mfupa wa kidole, si kiungo. Ukataji huondoa mwisho wa muundo unaolingana na kidole kimoja (sehemu ya mwisho ya P2, P3 na mfupa mdogo wa sesamoidi); matokeo ni kuota tena kwa vipande hivyo vidogo. “Kuotesha viungo” hakumo katika makala hii.
• Ni matokeo yasiyo kamilifu. Mifupa iliyoota inafanana lakini si sawa kabisa na ya awali, mfupa wa kisiki haurudi katika ukubwa kamili, na FGF2 peke yake hushindwa mara nyingi.
• Ni chembe mbili za vipengele vya ukuaji kwa mfuatano — si dawa, seramu, krimu au tiba moja. Muda ulikuwa muhimu: FGF2 kwanza, BMP2 siku tano baadaye.
• Haionyeshi hili linafanya kazi katika mamalia wazima au wakubwa, wala kwamba ni salama. Hawa ni panya wachanga waliozaliwa katika jaribio linalodhibitiwa kwa karibu.

Ushahidi una nguvu kiasi gani?

Ndani ya mipaka yake, tokeo la msingi lina nguvu. Kila kidole kilichopata FGF2→BMP2 kiliotesha mfupa mpya mahali ambapo hakuna kidole cha udhibiti kilifanya hivyo, na aina tano huru za ushahidi — picha za 3D za mfupa, upakaji rangi wa tishu, takwimu za maumbo, upangaji wa mfuatano wa seli moja moja, na ufuatiliaji wa nasaba za seli — zinaelekea upande mmoja.

Mipaka ya kweli inahusu upeo, si uaminifu wa tokeo. Mwitikio unatofautiana na si kamili; ni katika panya wachanga waliozaliwa; na neno lenye nguvu “zinatosha” linahusu jeraha la modeli hii, si watu. Makala inaonyesha kwamba kushindwa kwa mamalia kuotesha upya kunaweza kushindwa kwa kutoa ishara sahihi kwenye kidole cha panya. Haionyeshi njia ya kuotesha kiungo cha binadamu — hata kidole cha binadamu.

Kwa nini ni muhimu

Kwa muda mrefu swali lilikuwa kama mamalia hawana seli za uotesho au wanashindwa tu kuzitumia. Kazi hii ni kura ya wazi kwa jibu la pili: seli zenye uwezo ziko kwenye jeraha, na ishara sahihi kwa mpangilio sahihi zinaweza kuziamsha. Hilo ni wazo lenye matumaini halisi — lakini la safari ndefu. Kubadilisha “zinatosha katika kidole cha panya mchanga” kuwa jambo ambalo mtu angeweza kuliona ni njia ndefu, na makala haijifanyi vingine. Thamani hapa ni uthibitisho wa kanuni, si ahadi.

Muhtasari safi

Katika panya wachanga waliozaliwa, ukataji kupitia mfupa wa pili wa kidole (P2) kwa kawaida hupona kwa kovu bila kuota tena. Kuweka chembe ya FGF2 na kisha, siku tano baadaye, chembe ya BMP2 kulibadilisha hilo: FGF2 iliunda kundi la seli zinazogawanyika linalofanana na blastema, BMP2 ikalifanya lijitofautishe, na kidole kikaotesha falanksi iliyopotea — pamoja na sahani ya ukuaji — na mara nyingi kiungo kidogo, kano, ligamenti na mfupa wa sesamoidi. Vipande vilivyoota vilifanana lakini havikuwa sawa kabisa na vya awali, na matokeo hayakuwa kamilifu. Ufuatiliaji wa seli ulionyesha seli za kawaida za jeraha zilipangwa na kupewa utambulisho mpya ili kujenga miundo iliyopotea. Funzo ni hili: hapa, kushindwa kwa mamalia kuotesha upya ni tatizo la ishara zinazokosekana, si seli zinazokosekana, na ishara za FGF + BMP zinatosha kulishinda katika modeli hii. Ni uthibitisho wa kanuni katika panya — si tiba ya binadamu, wala si “kuotesha viungo.”

Ukaguzi usio na upotoshaji

Makala inaonyesha nini: Katika panya wachanga waliozaliwa, matibabu ya mfuatano wa FGF2-kisha-BMP2 kwenye ukataji wa kidole cha P2 ambao kwa kawaida hauoti upya huchochea kuota kwa falanksi ya mwisho iliyokatwa (kupitia blastema inayounda sahani ya ukuaji) na mara nyingi mkusanyiko wa kiungo unaohusiana (mfupa unaofanana na sesamoidi, kano, ligamenti). Aina tano za ushahidi — micro-CT, histolojia, vipimo vya takwimu vya umbo, upangaji wa mfuatano wa seli moja moja, na ufuatiliaji wa nasaba — zinaunga mkono. Miundo iliyochochewa inafanana lakini si sawa kabisa na ya awali.

Kinachowezekana lakini hakijathibitishwa: Kwamba FGF2 peke yake, kwa muda au dozi tofauti, inaweza kukamilisha uotesho; mpango sahihi wa ukuaji unaofuatwa na seli zilizopewa utambulisho mpya.

Kisichoonyeshwa: Chochote katika binadamu, au mamalia wazima au wakubwa; kuota tena kwa kiungo kizima au kidole kizima; dawa, seramu au tiba ya hatua moja; usalama; au kwamba matokeo ni kamili au hujirudia kwa uhakika.

Mipaka mikuu: Panya wachanga waliozaliwa; modeli ya mfupa wa kidole, si kiungo; mwitikio usio kamili unaotofautiana (FGF2 peke yake hushindwa mara nyingi); “zinatosha” inahusu jeraha hili la modeli, si watu; hakuna data ya binadamu au mamalia wazima.

Msomaji wa kawaida awe na uhakika kiasi gani? Uhakika mkubwa kwamba katika modeli hii ya panya, FGF2→BMP2 ilichochea kweli uotesho wa sehemu ya kidole, na kwamba seli zenye uwezo zilikuwepo lakini hazikuwa zimepokea ishara. Uhakika mkubwa kwamba hili si kuota kwa kiungo cha binadamu na si tiba. Uhakika mdogo hadi wa wastani kuhusu umbali ambao kanuni inaweza kuhamishwa. Msimamo unaofaa: uthibitisho halisi na maridadi wa kanuni kuhusu kwa nini mamalia hushindwa kuotesha upya — na ulio mbali sana na kichwa cha habari.