Століттями в біологічних підручниках проводилася чітка грань між людьми і такими тваринами, як саламандри: Ссавці гояться зі шрамами, а Амфібії відростають кінцівки заново. Однак нові дослідження з Техаського університету A&M (Texas A & M University) припускають, що ця відмінність пов’язана не стільки з біологічною неможливістю, скільки з прихованим «перемикачем», який в процесі загоєння у людини залишається неактивним.
Дослідження, опубліковане в журналі * Nature Communications*, демонструє, що миші здатні регенерувати кістки, суглоби, зв’язки та сухожилля після ампутації. Ключем до успіху стало не введення нових стовбурових клітин, а * * перенаправлення існуючого клітинного відповіді організму * * від утворення рубцевої тканини до регенерації.
Хоча регенеровані тканини не були анатомічно ідеальними, ці відкриття кидають виклик Давньому переконанню, що Ссавці втратили здатність до відростання складних структур. Цей прорив може прокласти шлях до нових методів лікування, які зменшують рубці та покращують відновлення тканин, потенційно наближаючи регенеративну медицину до клінічного застосування.
Перепрограмування процесу загоєння
Коли ссавець отримує серйозну травму, наприклад ампутацію, першочерговим завданням організму стає виживання. Клітини фібробластів спрямовуються до місця рани, щоб швидко її закрити, утворюючи рубцеву тканину. Цей процес, відомий як фіброз, захищає організм від інфекції і крововтрати, але він ефективно блокує можливість відростання втрачених структур.
На відміну від цього, регенеративні тварини, такі як саламандри, формують бластему — тимчасове скупчення клітин, яке діє як каркас для росту нової тканини.
Доктор Кен Мунока (Ken Muneoka), професор коледжу ветеринарної медицини та біомедичних наук Техаського університету a&m, присвятив свою кар’єру дослідженню причин цієї відмінності. Його команда виявила, що фібробласти ссавців не є спочатку нездатними до регенерації. Замість цього вони за замовчуванням «застряють» на шляху до утворення шраму.
“Здається, що ці клітини можуть рухатися в двох різних напрямках”, — пояснив Мунока. – Вони можуть або створити шрам, або сформувати бластему. Наше дослідження було зосереджено на перенаправленні поведінки фібробластів, які вже присутні на місці пошкодження».
Двоетапна стратегія лікування
Дослідники розробили послідовну двоетапну терапію з використанням двох добре відомих факторів росту, щоб «обдурити» організм, щоб він регенерував тканини.
-
** Етап перший: запобігання утворення шраму
Після початкового закриття рани команда застосувала * * фактор росту фібробластів 2 (fgf2). Цей крок дозволив організму завершити стандартний процес загоєння, а потім послав сигнал фібробластам припинити формування рубцевої тканини і почати організовуватися в структуру, що нагадує бластему. -
** Етап другий: побудова нової тканини
Через кілька днів дослідники застосували * * кістковий морфогенетичний білок 2 (BMP2). Цей другий сигнал дав вказівки новоутвореній клітинній масі диференціюватися на конкретні тканини, включаючи кістку, сухожилля та зв’язки.
“Це дійсно двоетапний процес”, – сказав Мунока. – Спочатку ви перемикаєте клітини з режиму рубцювання, а потім надаєте сигнали, які говорять їм, що саме потрібно побудувати».
Виклик парадигмі стовбурових клітин
Одним з найбільш значущих наслідків цього дослідження є його виклик поточним стратегіям регенеративної медицини, які часто спираються на забір і трансплантацію стовбурових клітин.
Доктор Ларрі Сува (Larry Suva), співавтор дослідження, зазначив, що здатність до регенерації не була відсутня у ссавців — вона просто була прихована за стандартним механізмом загоєння організму.
“Клітини, які ми вважали непридатними для програмування, насправді піддаються”, — сказав Сува. – Не обов’язково добувати стовбурові клітини і повертати їх назад. Вони вже знаходяться всередині-потрібно лише навчитися змушувати їх вести себе так, як вам потрібно».
Дослідження також виявило явище, яке називається * * позиційною респецифікацією**, при якому клітини були спрямовані на формування структур поза їх початковим анатомічним положенням. Це свідчить про те, що клітини ссавців зберігають гнучкий «малюнок» розвитку, який можна реактивувати за належних умов.
Недосконале, але функціональне зростання
Регенеровані кінцівки у мишей не були точними копіями оригінальної анатомії. Структури lacked точної симетрії і дрібних деталей природного зростання. Однак вони містили всі основні компоненти, втрачені при ампутації: кістка, суглобові структури, сухожилля і зв’язки.
“Ми відновили те, що можна було б очікувати на такому рівні пошкодження”, — сказав Мунока. – Структури є, просто не в ідеальній формі».
Ця недосконалість підкреслює складність регенерації. Це не простий перемикач ” вкл / викл», а багатогранний процес, що включає безліч біологічних шляхів. Хоча результати ще не готові до застосування у людей, вони надають критичні докази концепції: невдача регенерації у ссавців може бути усунена.
Шляхи до клінічного застосування
Хоча відростання цілих кінцівок у людей залишається віддаленою метою, безпосереднє застосування цих досліджень може бути більш скромним, але не менш значущим. Двоступеневий підхід можна адаптувати для зменшення рубців та покращення якості відновлення тканин при стандартних хірургічних втручаннях та травмах.
Клінічний шлях вперед може бути більш плавним, ніж очікувалося, оскільки обидва фактори росту вже відомі медичній спільноті:
* * * BMP2 * * вже схвалений FDA для певних ортопедичних процедур.
* * * FGF2 * * в даний час проходить кілька клінічних випробувань.
Оскільки ці агенти не є абсолютно новими, регуляторні бар’єри можуть бути нижчими, що дозволить дослідникам перевірити, як невеликі зміни в процесі загоєння можуть принести значну користь у догляді за ранами та відновленні тканин.
Укладення
Це дослідження знаменує собою переломний момент у нашому розумінні біології ссавців. Довівши, що механізми регенерації існують всередині нас — сплячі, але доступні — дослідники відкрили нові двері для медичних інновацій. Майбутнє регенеративної медицини може полягати не у впровадженні чужорідних клітин, а в навчанні тому, як говорити на власній мові відновлення нашого тіла.
