Ein 7-jähriges Mädchen steckt ihren Finger durch die sich drehenden Speichen des Fahrrads ihres Bruders. Die Spitze wird abgerissen.
Sie kommt bald in der Notaufnahme an, wo Dr. Christopher Allan und seine Kollegen von der UW Medicine vor einer Entscheidung stehen. Sollten sie versuchen, mikrochirurgische reattachment? Naht die Wunde, um Gewebeschäden zu minimieren? Oder sollten sie die Spitze als „biologischen Verband“ wieder aufkleben, um die Wunde zu schützen, und hoffen, dass sie wieder auf den Finger transplantiert wird?
Nach einer Stunde unter dem Mikroskop, wo sie versuchten, eine Arterie zu finden, die groß genug war, um sie zu reparieren, steckten sie die Fingerspitze auf und sagten den Eltern, dass sie wahrscheinlich sterben würde. Das tat es. Acht Wochen später brachte das Mädchen Allan die fehlende Fingerspitze in einer Plastiktüte.
An ihrer Hand war eine vollkommen funktionierende neue.
Allan, damals und heute Chirurg am Hand-, Schulter- und Ellbogenzentrum des Harborview Medical Center in Seattle, wusste aus Fallstudien, dass Kinder amputierte Fingerspitzen nachwachsen lassen konnten. Aber er hatte dieses Nachwachsen nie aus erster Hand miterlebt.
Es zu sehen, veranlasste ihn, die folgenden 15 Jahre damit zu verbringen, zu erforschen, ob Erwachsene jemals dasselbe tun könnten.
reheal Handschuh
Rotationsmodellierungsprozess, der in der Forschung zur Entwicklung eines Rehealing-Handschuhs verwendet wird.
REHEAL glove Forschung
Mit Mitarbeitern im ganzen Land hat er Zellen gefunden, die sich in den Fingerspitzen von Erwachsenen regenerieren können, das regenerative Wunder des Zebrafisches untersucht und dabei geholfen, einen futuristischen Handschuh zu bauen, der heilende Hände schützen kann.
Jedes Forschungsgebiet ist ein Puzzleteil, das, wenn es gelöst würde, Ärzten helfen würde, verlorene Fingerspitzen, Finger oder vielleicht sogar ganze Gliedmaßen nachzuwachsen.
Als Chirurg in einem Traumazentrum der Stufe Eins weiß Allan, dass der Bedarf groß ist. Handverletzungen machen 30 Prozent aller Amputationen und zehn Prozent der Notaufnahmen aus. Dies summiert sich nach Angaben der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten auf mehr als vier Millionen Fälle pro Jahr.
„Wir sehen hier so viele traumatische Verletzungen, aber wir können nur so viel tun“, sagte Allan, der auch am Institut für Stammzellen und Regenerative Medizin der UW Medicine forscht. „Die Idee eines anderen Ansatzes als nur etwas wieder anzunähen, hat eine große Anziehungskraft.“
Prothetik und Robotik können Patienten, die Ziffern oder Gliedmaßen verloren haben, eine gewisse Erleichterung bieten, sagte Allan. Handtransplantationen, obwohl immer noch selten, wurden Dutzende Male auf der ganzen Welt durchgeführt. Allan glaubt, dass die ideale Lösung darin besteht, eine funktionelle neue Ziffer oder ein neues Glied nachzuwachsen.
Hier ist sein Traum, einen zukünftigen Patienten zu behandeln, der bei einem Unfall Finger verloren hat: Er würde Stammzellen vom Patienten nehmen und sie schnell in Kultur wachsen lassen; Bauen Sie ein Gerüst aus Biomaterial, das diese Zellen unterstützen würde, a la Knochen; und dann chemische oder mechanische Signale senden, um sie zum Nachwachsen von Gewebe zu bewegen. All dies würde in einer sicheren Umgebung geschehen, in der das Gewebe heilen könnte, wie in diesem futuristischen Handschuh.
Die Forscher müssen noch alle Hürden für diesen Traum identifizieren, geschweige denn lösen. Dennoch sind die Grundzüge dessen, was Wissenschaftler zu tun haben, bekannt. Erstens brauchen sie regenerationsfähige Zellen und viele von ihnen. In einem Artikel aus dem Jahr 2016 zeigten Allan und sein Team, dass unsere Finger selbst als Erwachsene eine Population von Zellen behalten, die sich bei richtigem Signal in andere Gewebetypen verwandeln können.
Das deutet darauf hin, dass der Grund, warum Erwachsene eine Fingerspitze wie dieses 7-jährige Mädchen nicht nachwachsen lassen können, kein biologisches Gesetz ist, sondern etwas anderes: nicht genügend regenerationsfähige Zellen oder das Fehlen einer geeigneten Umgebung oder fehlende Signale, um den Regenerationsprozess in Gang zu setzen.
Die Antworten können in einem der regenerativen Wunder der Natur, dem Zebrafisch, lauern. Wenn seine Flosse amputiert wird, wächst einfach eine neue.
Zebrafischschwanz
Wenn ein Zebrafisch seinen Schwanz verliert, wächst ein neuer nach.
zebrafischschwanz
Allan arbeitet mit Ron Kwon, UW Assistant Professor für Orthopädie und Sportmedizin, zusammen, um die biologischen Grundlagen dieses Nachwachsens zu verstehen und zu sehen, wie es mit uns Säugetieren verglichen wird.
Eine wichtige Frage ist, ob Säugetierzellen, wenn sie in eine geeignete Umgebung gebracht werden, die notwendige molekulare Maschinerie besitzen, um Anhängsel nachzuwachsen. Um dies zu untersuchen, untersuchen die Forscher, wie Mauszellen, wenn sie in die regenerierende Flosse eines Zebrafisches eingepflanzt werden, funktionell auf ihre Umgebung reagieren und wie sich diese Reaktion von Zebrafischzellen unterscheidet.
Dann gibt es den REHEAL glove, bioengineered Smart glove, dessen Akronym für Regenerative Healing of Extremity Trauma steht. Der Handschuh wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Texas-Arlington entwickelt und nutzt Unterdruck, um Flüssigkeit aus der Wunde zu saugen und das Zellwachstum und den Blutfluss zu fördern. Der Handschuh wird später in diesem Sommer mit klinischen Studien in Harborview beginnen, sagte Allan.
Verlorene Finger regenerieren klingt nach Science Fiction. Vielleicht doch. Allan macht trotzdem weiter. Er hat die Verwüstung von Patienten gesehen, die erkennen, was sie mit ihren Fingern oder Händen verloren haben.
Wann immer er Zweifel hat, driftet sein Geist zurück zu diesem 7-jährigen Mädchen und ihrer nachgewachsenen Fingerspitze.
„Wenn sich menschliches Gewebe jeder Größe in jedem Alter regenerieren kann, deutet dies auf die Möglichkeit hin, dasselbe an anderen Stellen mit größerem Gewebevolumen in jedem Alter zu tun“, sagte er. „Unsere wahren regenerativen Grenzen sind unbekannt.“
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