У млекопитающих может быть скрытая способность к регенерации конечностей

Фото из открытых источников

Хотя у людей есть впечатляющие способности к самовосстановлению, мы и близко не достигли уровня саламандр или аксолотлей, способных отращивать целые конечности – но может ли это измениться в будущем?

Группа исследователей из Техасского университета A&M успешно добилась регенерации тканей у мышей, которым удалили палец на лапе. Как сообщают исследователи, регенерация была «несовершенной», но результаты, безусловно, обнадеживают. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Используемая здесь методика не была протестирована на людях, но, учитывая биологическое сходство между млекопитающими, заманчиво представить, на что способны наши собственные клетки, если им дать правильные инструкции.

Ключевым моментом процесса стало применение двух белков, посылающих специфические сигналы: первый белок генерирует исходный материал для регенерации, а второй строит из него ткани.

«Это действительно двухэтапный процесс», — говорит Кен Мунеока из Техасского университета A&M. «Сначала нужно переместить клетки подальше от рубцовой ткани, а затем подать им сигналы, которые указывают, что им нужно строить».

Образование рубцов — это стандартная реакция организма на травму. Фибробласты направляются к месту раны, чтобы зашить её рубцовой тканью — эффективный способ остановить кровотечение, но в случае потери конечности она уже не восстановится.

Эти фибробласты находятся в активном, восприимчивом состоянии, выполняя свою работу, и именно здесь вступает в действие первый сигнальный белок: фактор роста фибробластов 2 (FGF2). По сути, он перепрограммирует эти клетки, подготавливая их к трансформации во что-то другое.

Это нечто другое — бластема. Это временные клеточные «почки», используемые такими животными, как саламандры, для подготовки тканей к регенерации — не только для заживления раны, но и для замены утраченной конечности.

Далее был применен костный морфогенетический белок 2 (BMP2), который передавал сигналы бластеме для начала ее формирования, поверх подготовительной работы, выполненной с помощью FGF2.

Двойная белковая терапия оказалась достаточной для восстановления костей, сухожилий, связок и суставных структур — то есть элементов скелета и соединительной ткани отсутствующего пальца ноги — после десятков попыток в ходе экспериментов на мышах.

Хотя заменяемые цифры иногда были неправильной формы или слишком маленькими, все основные детали присутствовали.

Интересно то, что этот подход необычен в более широкой области регенеративной медицины. Обычно основное внимание уделяется новому применению стволовых клеток, которые впоследствии могут трансформироваться во множество различных типов клеток.

«Вам не обязательно брать стволовые клетки и вживлять их обратно», — говорит Мунеока, описывая подход своей команды. «Они уже там – вам просто нужно научиться заставлять их вести себя так, как вы хотите».

Новое исследование основывается на более ранних работах той же лаборатории, в которых использовался аналогичный подход к передаче сигналов через белки.

Однако в тех ранних экспериментах FGF2 не использовался, бластема не формировалась, и отрастала лишь часть отсутствующей конечности.

«Это меняет наше представление о том, что возможно», — объясняет соавтор исследования Ларри Сува. «Как только вы докажете, что регенерацию можно активировать, это откроет двери для постановки совершенно новых вопросов».

Это определенно не первый случай, когда ученые подозревают, что наши собственные регенеративные способности могут быть скрыты внутри нас, а не полностью отсутствовать.

Конечно, если их удастся обнаружить и усовершенствовать, это будет иметь огромные последствия для лечения.

Прежде чем этот новый подход можно будет опробовать на людях, предстоит проделать большую работу, включая более тщательный анализ механизмов регенерации и создание конечностей, которые будут более точно соответствовать утраченным.

Поскольку BMP2 уже одобрен для использования в реконструктивной хирургии, а FGF2 находится на пути к получению аналогичного статуса, могут быть и более непосредственные преимущества: улучшение заживления ран и уменьшение рубцевания, даже если фактической регенерации не происходит.

«Почему одни животные способны к регенерации, а другие, особенно люди, — нет, — это большой вопрос, который задают еще со времен Аристотеля», — говорит Мунеока. «Я всю свою карьеру пытался это понять».