Новое исследование показывает: клетки, которые обычно создают рубцы, способны запускать программу регенерации
Человеческое тело умеет гораздо больше, чем мы привыкли думать. Новая работа ученых из Техасского университета A&M показала, что у млекопитающих может существовать скрытая способность к регенерации сложных тканей. Исследователям удалось заставить клетки, которые обычно формируют рубец, перейти в режим восстановления костей, сухожилий, связок и суставных структур. Пока это удалось только у мышей, но открытие меняет само представление о том, почему люди не отращивают утраченные части тела и что может ограничивать этот процесс.
У большинства людей слово «регенерация» ассоциируется с саламандрами или аксолотлями. Эти животные способны восстанавливать целые конечности. Млекопитающие считались принципиально другими: повреждение у нас почти всегда заканчивается образованием рубца.
Новое исследование ставит этот вывод под вопрос.
 |
| Исследование показало, что клетки, формирующие рубец, могут переключаться на восстановление тканей без пересадки стволовых клеток. |
Возможно, проблема не в отсутствии способности, а в неправильном сценарии заживления
Долгое время считалось, что люди и другие млекопитающие утратили механизмы полноценной регенерации в ходе эволюции.
Однако ученые все чаще замечают странный факт. Организм многих млекопитающих сохраняет отдельные элементы регенеративных программ. Они встречаются в раннем возрасте, проявляются в некоторых тканях и периодически обнаруживаются в неожиданных экспериментах.
Это навело исследователей на мысль: а что если способность к регенерации не исчезла полностью, а просто заблокирована обычным процессом заживления?
Именно эту гипотезу решила проверить команда профессора Кена Мунеоки из Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук Техасского университета A&M.
Ключевой момент скрывается в выборе между рубцом и регенерацией
После серьезной травмы организм стремится как можно быстрее закрыть повреждение.
Для выживания это разумная стратегия. Чем быстрее рана закрывается, тем ниже риск кровопотери и инфекции.
Но у этой скорости есть цена.
Основную работу выполняют фибробласты — клетки соединительной ткани. Обычно они создают коллагеновый каркас и формируют рубец. Повреждение закрывается, но утраченная структура не восстанавливается.
У саламандр происходит иначе.
Вместо рубца образуется особая временная структура — бластема. Это скопление клеток, которое действует как строительная площадка будущей конечности. Именно из бластемы затем формируются новые кости, мышцы, сухожилия и другие ткани.
Как ученым удалось включить программу регенерации
Исследователи использовали два хорошо известных фактора роста.
Первым был FGF2 — фактор роста фибробластов.
Вторым — BMP2, костный морфогенетический белок.
Важно не только то, какие сигналы использовались, но и порядок их применения.
Сначала на уже зажившую рану наносили FGF2. Этот сигнал заставлял клетки вести себя необычным образом и формировать бластемоподобную структуру.
Через несколько дней вводили BMP2.
Этот фактор давал клеткам следующую инструкцию — не создавать рубец, а строить новые ткани.
«Момент осознания»: стволовые клетки не понадобились
Самое удивительное открытие исследования связано не с факторами роста.
Ученым не пришлось пересаживать стволовые клетки.
Они не вводили в организм никаких новых клеток.
Клетки, необходимые для запуска регенерации, уже находились в месте повреждения.
Фактически исследователи показали, что ткани млекопитающих содержат собственный резерв для восстановления. Проблема заключалась не в отсутствии нужных клеток, а в том, что организм обычно не подает им правильную последовательность сигналов.
Именно это открытие многие специалисты считают наиболее важным результатом работы.
Что именно удалось восстановить
Речь идет не просто о росте кости.
Исследование показало восстановление сразу нескольких типов тканей.
У мышей формировались элементы костей, сухожилий, связок и суставных структур.
Авторы описывают два параллельных процесса.
Первый был связан с образованием бластемы и последующим восстановлением костных элементов.
Второй происходил независимо от бластемы и приводил к формированию сложных суставных структур, включая связки и сухожилия.
Это особенно важно, потому что восстановить одну ткань значительно проще, чем воссоздать сложную анатомическую систему из нескольких типов тканей.
Почему до отращивания руки еще очень далеко
После публикации работы появились громкие заголовки о будущем восстановлении конечностей у людей.
Но сами исследователи гораздо осторожнее.
Эксперименты проводились на мышах и касались регенерации пальцевых структур.
Даже полученные результаты авторы называют неполными.
Кроме того, между восстановлением части пальца у мыши и регенерацией человеческой руки лежит огромная биологическая дистанция.
Между восстановлением части пальца у мыши и регенерацией человеческой руки лежит огромная биологическая дистанция.
Необходимо понять:
- смогут ли подобные механизмы работать у людей;
- насколько безопасно длительное воздействие факторов роста;
- можно ли контролировать точность восстановления тканей;
- не повышает ли такая стимуляция риск опухолевого роста.
Поэтому говорить о клиническом применении пока рано.
Где польза может появиться намного раньше
Парадоксально, но самая ценная практическая выгода может прийти не из регенерации конечностей.
Даже частичное смещение процесса заживления от образования рубца к восстановлению тканей может иметь огромное значение для медицины.
Это касается:
- травматологии;
- ортопедии;
- спортивной медицины;
- послеоперационного восстановления;
- лечения ожогов;
- восстановления сухожилий и связок.
Если удастся уменьшить объем рубцовой ткани и усилить регенерацию, качество заживления может заметно улучшиться задолго до появления технологий выращивания новых конечностей.
Почему эта работа может изменить взгляды на человеческое тело
На протяжении десятилетий вопрос звучал так: почему люди не умеют регенерировать органы и конечности?
Новое исследование предлагает другую формулировку.
Возможно, способность к регенерации не исчезла.
Возможно, она просто остается «спящей» и проигрывает более быстрому механизму образования рубца.
Если эта гипотеза подтвердится в дальнейших исследованиях, регенеративная медицина получит совершенно новое направление развития.
Вместо создания тканей с нуля ученые смогут научиться включать программы восстановления, которые уже существуют внутри самого организма.
Данная публикация предназначена для специалистов здравоохранения и участников фармрынка. Аналитические выводы редакции носят информационный характер и не являются призывом к самолечению или заменой очной консультации врача. При работе с лекарственными препаратами необходимо руководствоваться официальной инструкцией и мнением профильного специалиста. Полный текст дисклеймера.
Источники и материалы
- Digit regeneration in mice is stimulated by sequential treatment with FGF2 and BMP2 — Nature
- Digit regeneration in mice is stimulated by sequential treatment with FGF2 and BMP2 — PubMed / National Library of Medicine
- What If Humans Could Regrow Tissue? Texas A&M Study Moves Science Closer — Texas A&M College of Veterinary Medicine & Biomedical Sciences
- What If Humans Could Regrow Tissue? Texas A&M Study Moves Science Closer — Texas A&M University News