Die Spitzenforschung vonAFOSR (Air Force Research Laboratory) entwickelt zukünftige Technologien, um das Leben seiner Streitkräfte zu schützen. Der wichtigste ist überraschend.
Bahnbrechende Forschungen zur Neuprogrammierung von Zellen führen zu einer Technologie, die Wunden mehr als fünfmal früher heilen kann als der menschliche Körper und die langfristige Gesundheit von Kämpfern und Veteranen erheblich verbessert.
Der Dr.Indika Rajapakse, Associate Professor für Computational Medicine, Mathematik und Bioinformatik an der University of Michigan, erforscht Möglichkeiten, um die Zellen einer Person neu zu programmieren und Wunden schneller zu heilen.
Die Geburt eines Ziels
Um eine hochauflösende Ansicht des Inneren lebender Zellen zu erhalten und den Heilungsprozess besser zu verstehen, schlug Rajapakse US Defense Research den Kauf eines Mikroskops für lebende Zellen vor.
Der Arzt Friedrich Leve, Leiter des Programms für dynamische Systeme der Luftwaffe, beachtete ihn. Alles begann mit dieser Wahl.
Das Mikroskop hilft auch beim Sammeln von Daten für einen Algorithmus, der mathematisch identifizieren kann, wann es am besten ist, in den Zyklus einer Zelle einzugreifen, um Wunden zu heilen.
"Es gibt unglaubliche Möglichkeiten, die Wissenschaft zu humanisieren und die kritischen Bedürfnisse der Medizin zu befriedigen", sagt Rajapakse. „Wir haben die Ressourcen, um dies zu tun, und es ist unsere Verpflichtung, dies voll auszunutzen. Mit Hilfe der Luftwaffe konnte ich die Werkzeuge erwerben, die ich brauchte, um meine Forschungen zur zellulären Reprogrammierung zur Wundheilung voranzutreiben. "
Nicht nur militärisch
Rajapakse entwickelt seine Technologie und denkt auch an andere Anwendungen, die nicht sofort für die aero-medizinische und militärische Umgebung gedacht sind. Verbrennungsheilung, Hauttransplantationen, Organtransplantationen - die Auswirkungen dieser Forschungsanstrengungen können weitreichend sein.
Die Konvergenz von biowissenschaftlichen und mathematischen Modellen kann wirklich einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Technologien zur Wundheilung leisten.
Die Forschung von Dr. Rajapakse kann zu innovativen Lösungen für den zivilen Gebrauch oder für zukünftige Weltraumumgebungen führen.
Was ist die Forschung auf Technologie, um Wunden zu heilen
Bei der zellulären Reprogrammierung wird eine Art menschlicher Zelle, z. B. eine Hautzelle, entnommen und ihr Genom neu programmiert, um daraus eine andere Art von Zelle zu machen (eine Muskelzelle, eine Blutzelle, ein Neuron oder ein anderer Typ).
Dieser Prozess wird unter Verwendung von Proteinen entwickelt, die als Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden. Transkriptionsfaktoren "schalten" verschiedene Gene in Zellen ein und aus, um Aktivitäten wie Teilung, Wachstum, Migration und Zellorganisation zu regulieren.
Mit der Anwendung der richtigen Transkriptionsfaktoren stellte Rajapakse fest, dass sie Wunden mehr als fünfmal schneller heilen können als allein.
Ein Sprühverband zur Wundheilung
Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, wie diese Entdeckung operativ übersetzt werden kann.
Die vorgestellte Technologie würde wie ein Sprühverband wirken, um Transkriptionsfaktoren direkt auf Wunden anzuwenden. Diese Methode wandelt exponierte tiefe Muskelzellen in oberflächliche Hautzellen um, was eine größere Heilungschance bedeutet als derzeitige Hauttransplantationsmethoden.
"Es ist selten, dass die Mathematik so früh so vielversprechende Ergebnisse liefert", sagte Leve. „Normalerweise dauert es Jahrzehnte, bis aus der mathematischen Grundlagenforschung Modelle werden, die für eine Technologie anwendbar sind. Bei Dr. Rajapakse dauerte es nur wenige Jahre. Wir sind stolz darauf, dass unsere Finanzierung eine so schnelle Entwicklung ermöglicht hat. “
