Neues Programm untersucht das Potenzial von Stammzellen, beschädigtes Gewebe zu reparieren und zu ersetzen | 2020

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Anonim

Dr. Carlos M. Isales, Endokrinologe und Leiter des neuen Programms am Institut für Molekulare Medizin und Genetik, erklärt, dass die Forscher beginnen werden, den natürlichen Verlauf von Leben und Sterben von Stammzellen besser zu verstehen.

"Wir möchten mehr über Stammzellen im Laufe des Lebens eines Menschen erfahren und wissen, warum sie mit zunehmendem Alter nicht mehr funktionieren", sagt Dr. Isales von der multidisziplinären, multi-institutionellen Gruppe, die er zusammenstellt. „Liegt es daran, dass die Stammzellen aufgebraucht werden? Liegt es daran, dass Stammzellen aussterben und nicht ersetzt werden? Liegt es daran, dass andere Hormone produziert werden, die die Wirkung von Stammzellen stören? “

Um Antworten auf diese Fragen zu finden, erstreckt sich die wachsende Fakultät des Programms über alle MCG-Schulen sowie andere Universitäten und Einrichtungen, darunter die MCG-Fakultäten für Medizin und Zahnmedizin, die University of Georgia, die University of South Carolina, das Savannah River National Laboratory und Fort Gordon.Die Gruppe besteht aus Ärzten und Grundlagenforschern, die zusammenarbeiten, um neue Ansätze zur Behandlung häufiger Krankheiten zu entwickeln. Diese Gruppe trifft sich jetzt wöchentlich und bereitet den Antrag auf ein Programmprojektstipendium der National Institutes of Health vor, das bereits den Namen "Molekulare Mechanismen der Gewebereparatur mit zunehmendem Alter" trägt.

Stammzellen sind relativ selten und im Körper schwer nachzuverfolgen. Daher werden Forscher Zellen aus Nabelschnurblut, Knochenmark und Fett isolieren und in vitro untersuchen, so Dr. Isales. Sie werden auch die Zellen in Gewebe unterschiedlichen Alters untersuchen, um festzustellen, wie sie sich verändern und welche Reaktionen neue Zellen erzeugen. "Vielleicht verlieren Zellen mit zunehmendem Alter ihre Fähigkeit, auf Vibrationen zu reagieren", sagt er. „Jedes Mal, wenn Sie zum Beispiel gehen, erzeugen Sie eine Vibration an Ihrem Knochen, die dazu beiträgt, diesen Knochen gesund zu halten und ihn wachsen zu lassen. Die Frage ist: "Wie verändern sich einige dieser Mechanismen, wenn wir und unsere Knochen älter werden?"

Obwohl relativ wenig über die Funktion von Stammzellen im Körper bekannt ist, wurden einige Stammzellen besser charakterisiert als andere, beispielsweise mesenchymale Stammzellen, die entweder zu Fett, Knochen oder Knorpel werden können. Also, wenn Knochenreparatur das Ziel ist, ist es sinnvoll, diese zu verwenden, sagt Dr. Isales. Die umstrittenen embryonalen Stammzellen scheinen das größte Potenzial zu haben. Diese undifferenzierten Stammzellen können so ziemlich jede Art von Gewebe bilden, abhängig von der Umgebung, in der sie sich befinden, sind sich viele Wissenschaftler einig.

"Die Idee ist, dass Sie schließlich so gut wie jedes beschädigte Gewebe ersetzen können", sagt Dr. Isales, der möchte, dass die Forschung des Zentrums schnell umgesetzt wird, um die Patienten besser zu versorgen. „Es gibt Tiere, die ganzes Gewebe regenerieren, wie z. B. Salamander, die neue Schwänze wachsen lassen. Warum können sie und warum können wir nicht? “, Sagt Dr. Isales.

Die Idee der Regeneration beim Menschen habe es bis zu einem gewissen Grad immer gegeben, aber jetzt hätten die Wissenschaftler die Werkzeuge, um damit zu beginnen. „Hier gibt es also ein Potenzial - wenn ein Patient eine Nierentransplantation benötigt oder wenn Sie einen Patienten mit Verbrennungen haben, der Hauttransplantationen benötigt - die Möglichkeiten sind endlos“, sagt er.

Dr. Karl H. Wenger, ein biomedizinischer Ingenieur, der als Forschungsdirektor für die MCG-Abteilung für Orthopädische Chirurgie zuständig ist, wird einen Bioreaktor entwickeln, in dem Stammzellen eines dieser Patienten eines Tages zu den benötigten Ersatzorganen und -gewebe gezüchtet werden können. Jeder Zelltyp hat ein eigenes Framework oder eine eigene Matrix, die wie der Rahmen eines Gebäudes verwendet wird, um das zu konstruieren, was benötigt wird.

„Wir gehen von einer Transplantation über, wie der Nierentransplantation, bei der wir einer anderen Person Gewebe entnommen haben und dann dem Empfänger ein Medikament verabreicht haben, um zu verhindern, dass der Körper dieses Gewebe angreift, um primitive Zellen zu entnehmen oder die eigenen Zellen des Patienten, um das Gewebe wachsen zu lassen er benötigt. Wir versuchen, auf dem neuesten Stand zu sein, wenn es darum geht, diese Zellen in einem Inkubator zu züchten und sie wieder in Menschen zu bringen “, sagt Dr. Isales.

Die Forscher der MCG Dental School arbeiten bereits mit Kollegen am Georgia Institute of Technology zusammen, um mithilfe von Computertechnologie und Röntgenstrahlen identische Ersatzprodukte für Knochen und anderes krebsbedingtes Gesichtgewebe zu entwickeln.

"Wir arbeiten derzeit an Materialien, aber die Idee ist, diese auf kompatiblere Materialien und schließlich auf den Ersatz von natürlichem Gewebe auszudehnen", sagt Dr. George S. Schuster, stellvertretender Dekan für Forschung an der School of Dentistry. Zahnärzte verwenden das Konzept seit Jahren, indem sie Schimmelpilze oder Röntgenbilder von Zähnen nehmen und dann Kappen oder Kronen herstellen, um Form und Funktion wiederherzustellen. "Es ist ein sehr wichtiger Bereich", sagt er über das Interesse an Regeneration. „Was uns besonders interessiert, ist die Rekonstruktion von Menschen mit Gesichts- krebs. Mundgesichts- krebs ist eine der entstellendsten Krankheiten, an die Sie denken können “, sagt Dr. Schuster über den Krebs, der häufig von Zahnärzten festgestellt wird und der sehr tödlich sein kann, wenn er nicht aggressiv behandelt wird.

Zahnärztliche Fakultät wie Dr. Schuster mit Expertise in Zellbiologie und Biomaterialien; Dr. James Borke, der die Knochenbildung untersucht; und Dr. David H. Pashley, der Dentalmaterialien studiert, arbeiten unter anderem mit dem neuen Programm für Regenerative Medizin.