Могут ли люди отращивать конечности? Ученые обнаружили важный механизм
Молекулярная биология заменит современные протезы (фото: Magnific)
Ученые сделали важный шаг к технологии, которая может помочь организму восстанавливать утраченные ткани. Исследователи обнаружили универсальные генетические механизмы регенерации и уже протестировали первую экспериментальную терапию.
Об этом сообщает РБК-Украина со ссылкой на научное исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Триада моделей: от аксолотля до человеческого пальца
Для того чтобы найти закономерности восстановления конечностей, биологи объединили усилия трех независимых лабораторий и сравнили три совершенно разных живых организма, каждый из которых имеет уникальные суперсилы.
Мексиканский аксолотль (саламандра) - абсолютный чемпион по регенерации. Он способен полностью заново отращивать утраченные лапы, хвост вместе с фрагментами спинного мозга, а также восстанавливать поврежденные части сердца, мозга, легких и челюстей.
Рыбки данио-рерио (zebrafish) - обладают чрезвычайной способностью многократно и без потерь восстанавливать хвостовые плавники, а также сетчатку глаза, позвоночник, почки и поджелудочную железу.
Лабораторные мыши - как млекопитающие, они являются ближайшими родственниками человека в этом эксперименте. Мыши способны полностью регенерировать кончики своих пальцев, если девственником остается ногтевое ложе.
Похожая скрытая способность есть и у людей - при аналогичных условиях в человеческих пучках пальцев могут заново отрастать кожа, кость и мягкие ткани.
Анализируя защитный слой (эпидермис) всех трех видов во время заживления, команда под руководством профессора Джоша Кюри обнаружила, что клетки кожи в зоне поражения начинают активно производить группу так называемых SP-генов, включая ключевые факторы SP6 и SP8.
CRISPR-моделирование и вирусная терапия
Чтобы доказать определенную роль этих генов, исследователи применили технологию генетического редактирования CRISPR.
Когда из генома аксолотля искусственно удалили ген SP8, ампутированные лапы саламандра утратили способность формировать правильную костную структуру.
Аналогичные дефекты обнаружили и у мышей, которых избавили одновременно от факторов SP6 и SP8 - восстановление пальцев полностью заблокировалось.
Опираясь на эти результаты, лаборатория пластической хирургии Дэвида Брауна в Университете Дюка разработала специальный облачный энхансер на основе генетического материала данио-рерио и создала на его базе вирусную генную терапию.
Этот лечебный вирусный вектор доставляет непосредственно в ткани молекулу FGF8 (белок фактора роста, который в обычных условиях активируется геном SP8).
Результаты эксперимента оказались поразительными: терапия позволила частично восстановить рост костной ткани на поврежденных пальцах мышей даже при полном отсутствии оригинальных генов регенерации.
База для будущей медицины человека
Хотя организм взрослого человека пока не имеет естественных механизмов для масштабного выращивания утраченных органов, это исследование является первым успешным доказательством концепции (proof of principle).
Оно демонстрирует, что искусственно созданные препараты способны заменить собой специфический "регенеративный эпидермис" и заставить человеческие клетки действовать по сценарию саламандры.
Ученые отмечают, что впереди их ждут годы клинических испытаний и дополнительных тестирований, прежде чем технологию можно будет применить к человеческим конечностям.
Со всем тем разработка новаторского генетического метода уже сейчас создает мощный фундамент. В будущем он дополнит и усилит другие передовые медицинские направления - стволовую терапию и биоинженерные каркасы.
