Регенерація могла б відновлювати людські кінцівки спектру науки
Регенерація: чи можуть кінцівки людини відростати?
Кінцівки тритона або саламандри можуть бути меншими та трохи слизькими, ніж у людей. Однак за своєю будовою вони схожі: шкіра зовні і кістки, м’язи, зв’язки, сухожилля, нерви та кровоносні судини зсередини, з’єднані пухкою мережею сполучнотканинних клітин, що надає цілому контуру. Тож нічого захоплюючого, можна подумати, - але серед хребетних ніжки хвостатих земноводних, до яких входять тритони та саламандри, є чимось особливим. Оскільки після ампутації кінцівки повністю відростають навіть у статевозрілих тварин.
Навіть жаби - наступна вища група хребетних з жабами та жабами - можуть робити це як пуголовка, лише розвинувши ноги. Навіть ембріон ссавців все ще може відновити свої так звані нирки кінцівок до певної міри, але ця здатність зникає задовго до народження. Грубо кажучи, здатність до регенерації, як правило, зменшується в міру прогресу індивідуального та еволюційного розвитку.
Дослідники вже давно цікавляться, як «нижньохвоста» амфібія управляє фокусом вирощування складних частин тіла протягом усього свого життя. Як нещодавно зростаючий розділ посилання "знає", скільки всього втрачено і зараз потрібно замінити? Чому на шкірі не утворюється рубець, який точно ущільнює куксу, наприклад у людей? Як саламандра може вдаватися до ембріональних програм так пізно, щоб створювати ногу з нуля знову і знову? Зараз на це з’являються відповіді. Як тільки ми зрозуміємо, як працює ця природна регенерація, ми можемо одного разу - так сподіваємось - ми також зможемо викликати її штучно у людей. Зрештою, цільова мета - дозволити тому, що відсутнє в ампутаційній рані, відрости і зробити революцію у загоєнні інших більших травм.
Реакція людської тканини на важкі пошкодження спочатку майже не відрізняється від реакції хвостатого земноводного, але трохи пізніше є чіткі відхилення. У наших видів рубцювання тканин відбувається в процесі загоєння ран, що в кінцевому підсумку перешкоджає регенерації. Тим не менше, є вказівки на те, що організм людини все ще має потенціал для відновлення складних частин тіла. Потрібно мати можливість зачепити це і зробити загоєння людських ран більш амфібійним. Спочатку ми спробували вивчити, як це можна зробити, на прикладі природничих експертів.
Якщо ампутують хвіст (ампутують тварин у всіх таких експериментах), кровоносні судини в куксі швидко скорочуються, щоб мінімізувати втрату крові. Потім клітини епідерми мігрують по поверхні зрізу і швидко покривають її. Протягом перших кількох днів після травми, так званий раневий епідерміс перетворюється на шапоподібний шар сигнальних клітин, що є важливим для успішної регенерації. Тим часом деякі клітини-продуценти відокремлюються від сітки сполучної тканини і мігрують уздовж області ампутації до центру рани. Там вони розмножуються і утворюють регенераційну бластему - накопичувальне скупчення клітин із характером стовбурових клітин, які служать клітинами-попередниками для майбутньої нової ніжки.
П’ята нога
Класичним об'єктом дослідження для цього є аксолотль - поперечний зубний тритон. Багато років тому група Сьюзен В. Брайант з Каліфорнійського університету в Ірваїні продемонструвала, що бластемічні клітини тварини відповідають клітинам зародкової кінцівки. Очевидно, регенерація ноги була практично рекапітуляцією ембріонального процесу. Відповідно, обидва процеси повинні базуватися на одній генетичній програмі. І оскільки люди також розвивають свої кінцівки в ембріональній фазі, вони також в принципі вже мали б необхідні базові програми для регенерації кінцівок. Коротше: здавалося, що дослідникам залишалося лише з’ясувати, як ініціювати утворення бластеми після ампутації.
Це саме те, що один із нас (Гардінер) пробував кілька років тому разом із Тецуєю Ендо в цьому університеті. Ми обрали значно спрощений підхід: замість реальних ампутаційних поверхонь, при яких аксолотль природним чином утворює бластему, ми припустили невелику шкірну рану на нозі, яка фактично заживає завдяки регенерації шкіри. Ідея цього полягала в тому, що така нешкідлива рана саламандри нагадувала ампутаційні ушкодження у ссавців, оскільки нова кінцівка на ній зазвичай не формувалася. Однак за допомогою аксолотлю ви можете виростити додаткову ногу там, де в іншому випадку відбувається лише просте загоєння ран, і це дозволило нам більш точно проаналізувати процес регенерації та його вимоги.
Як і при ампутаційній рані, невеликий вирізаний ділянку шкіри на нозі швидко покривався та герметизувався іммігруючими клітинами з верхньої частини шкіри (епідермісу).