В то время как ящерицы заново отращивают хвосты, а саламандры могут восстанавливать целые конечности, люди обычно заживляют травмы, образуя рубцовую ткань.
На протяжении поколений ученые считали неспособность восстанавливать утраченные части тела одним из фундаментальных ограничений человека и других млекопитающих. Однако новое исследование специалистов Техасского университета AM показывает, что регенеративные способности у млекопитающих могли быть не утрачены полностью, они лишь скрыты внутри обычного механизма заживления и ждут своей активации при правильных условиях.
"Вопрос о том, почему одни животные могут регенерировать, а другие, особенно люди, не могут, задавали еще со времен Аристотеля", - говорит профессор кафедры ветеринарной физиологии и фармакологии Кен Мунеока. В своем новом исследовании Мунеока и его коллеги описали новый двухэтапный метод, который позволил регенерировать кости, суставные структуры и связки. Восстановленные ткани не были точными копиями оригиналов, но специалисты полагают, что в будущем такая методика может помочь уменьшить рубцевание и улучшить восстановление тканей после ампутаций.
Когда млекопитающие получают травму, организм обычно реагирует фиброзом: клетки-фибробласты быстро закрывают рану и создают рубцовую ткань. Эта реакция помогает предотвратить попадание в рану инфекции, но ограничивает способность восстанавливать утраченное. У животных, способных к регенерации, аналогичные клетки собираются в структуру, называемую бластемой, которая служит основой для роста новых тканей.
"Эти клетки могут двигаться в двух разных направлениях, - объясняет Мунеока. - Они могут либо создать рубец, либо бластему. Наше исследование было сосредоточено на перенаправлении поведения фибробластов, уже присутствующих в месте повреждения, в сторону создания бластемы".
Команда разработала лечение, в котором последовательно используются два известных фактора роста. Сначала после заживления раны применялся фактор роста фибробластов 2 (FGF2), который стимулировал формирование бластемоподобной структуры. Через несколько дней ученые применяли второй фактор роста - костный морфогенетический белок 2 (BMP2), который побуждал клетки начать строительство новых тканей.
"Это действительно двухэтапный процесс, - говорит Мунеока. - Сначала вы отклоняете клетки от процесса рубцевания, а затем даете сигналы, которые говорят им, что нужно строить".
Одно из важнейших открытий исследования - регенерация может не требовать введения стволовых клеток извне. "Вам не нужно получать стволовые клетки и помещать их обратно, - отмечает Мунеока. - Они уже там - нужно просто научиться заставить их вести себя так, как вы хотите".
На концептуальной схеме показано, как факторы роста BMP2 и FGF2 применяются к месту травмы для стимуляции регенерации тканей, что позволяет восстановить поврежденные пальцы.
На концептуальной схеме показано, как факторы роста BMP2 и FGF2 применяются к месту травмы для стимуляции регенерации тканей, что позволяет восстановить поврежденные пальцы.
Соавтор работы, доктор Ларри Сува добавляет: "Клетки, которые мы считали непрограммируемыми, на самом деле таковыми не являются. Способность к регенерации в них не отсутствует - она просто скрыта".
Хотя восстановленные ткани не оказались точными копиями утраченных, специалистам удалось восстановить все основные структуры, удаленные при ампутации: кость, сухожилия, связки и суставную ткань. "Регенеративная недостаточность у млекопитающих можно преодолеть, - заключает Мунеока. - Теперь у нас есть модель, опираясь на которую мы сможем выяснить, как это сделать".
