Чи можуть люди відрощувати кінцівки? Вчені знайшли важливий механізм
Вчені зробили важливий крок до технології, яка може допомогти організму відновлювати втрачені тканини. Дослідники виявили універсальні генетичні механізми регенерації та вже протестували першу експериментальну терапію.
Про це інформує РБК-Україна з посиланням на наукове дослідження, опубліковане у Proceedings of the National Academy of Sciences.
Тріада моделей: від аксолотля до людського пальця
Для того, щоб знайти закономірності відновлення кінцівок, біологи об'єднали зусилля трьох незалежних лабораторій і порівняли три абсолютно різні живі організми, кожен з яких має унікальні властивості:
Мексиканський аксолотль (саламандра) - абсолютний чемпіон з регенерації. Він здатний повністю заново відрощувати втрачені лапи, хвіст разом із фрагментами спинного мозку, а також відновлювати пошкоджені частини серця, мозку, легень і щелепи.
Рибки даніо-реріо (zebrafish) - мають надзвичайну здатність багаторазово і без жодних втрат відновлювати хвостові плавці, а також сітківку ока, хребет, нирки та підшлункову залозу.
Лабораторні миші - як ссавці, вони є найближчими родичами людини у цьому експерименті. Миші здатні повністю регенерувати кінчики своїх пальців, якщо незайманим залишається нігтьове ложе.
Схожа прихована здатність є і у людей - за аналогічних умов у людських пучках пальців можуть заново відрости шкіра, кістка та м'які тканини.
Аналізуючи захисний шар (епідерміс) усіх трьох видів під час загоєння, команда під керівництвом професора Джоша Кюрі виявила, що клітини шкіри в зоні ураження починають активно виробляти групу так званих SP-генів, зокрема ключові фактори SP6 та SP8.
CRISPR-моделювання та вірусна терапія
Щоб довести визначальну роль цих генів, дослідники застосували технологію генетичного редагування CRISPR.
Коли з геному аксолотля штучно видалили ген SP8, ампутовані лапи саламандр втратили здатність формувати правильну кісткову структуру.
Аналогічні дефекти виявили і у мишей, яких позбавили одночасно факторів SP6 та SP8 - відновлення пальців повністю заблокувалося.
Спираючись на ці результати, лабораторія пластичної хірургії Девіда Брауна в Університеті Дюка розробила спеціальний хмарний енхансер на основі генетичного матеріалу рибок даніо-реріо і створила на його базі вірусну генну терапію.
Цей лікувальний вірусний вектор доставляє безпосередньо у тканини молекулу FGF8 (білок фактора росту, який у звичайних умовах активується геном SP8).
Результати експерименту виявилися справді вражаючими: терапія дозволила частково відновити ріст кісткової тканини на пошкоджених пальцях мишей навіть за повної відсутності оригінальних генів регенерації.
База для майбутньої медицини людини
Хоча організм дорослої людини наразі не має природних механізмів для масштабного вирощування втрачених органів, це дослідження є першим успішним доказом концепції (proof of principle).
Воно демонструє, що штучно створені препарати здатні замінити собою специфічний "регенеративний епідерміс" і змусити людські клітини діяти за сценарієм саламандри.
Вчені наголошують, що попереду на них чекають роки клінічних випробувань та додаткових тестувань, перш ніж технологію можна буде застосувати до людських кінцівок.
З усім тим, розробка новаторського генетичного методу вже зараз створює потужний фундамент. У майбутньому він доповнить та посилить інші передові медичні напрямки - стовбурову терапію та біоінженерні каркаси.