Протягом багатьох десятиліть наука вважала, що здатність відновлювати втрачені частини тіла — це риса, майже повністю втрачена у людей і більшості ссавців. Якщо деякі тварини, наприклад саламандри, здатні відрощувати кінцівки, то людський організм зазвичай обмежується утворенням рубцевої тканини.
Однак нове дослідження Техаського університету A&M ставить під сумнів цю ідею. Вчені припускають, що регенераційний потенціал у ссавців не зник повністю — він може бути «вимкнений» і прихований у звичних механізмах загоєння.
Регенерація як давня наукова загадка
Питання про те, чому одні тварини можуть відновлювати тканини, а інші — ні, залишається відкритим ще з часів Арістотеля. Як зазначає професор Кен Муньока, дослідники вже століттями намагаються зрозуміти цю різницю.
У новій роботі, опублікованій у журналі Nature Communications, науковці пропонують інший погляд: проблема полягає не у відсутності здатності до регенерації, а в тому, як організм «налаштовує» процес загоєння.
Чому тіло утворює рубці замість нових тканин
У більшості випадків після травми організм запускає процес фіброзу — швидкого «закриття» рани за допомогою клітин фібробластів. Це дозволяє запобігти інфекціям і подальшим пошкодженням, але має один суттєвий недолік: замість відновлення втрачених структур утворюється рубець.
У тварин, здатних до регенерації, цей процес розвивається інакше. Наприклад, у саламандр клітини формують так званий бластем — структуру, яка стає основою для росту нових тканин. Дослідники вважають, що в організмі ссавців ті самі клітини можуть «обирати» між двома шляхами: формуванням рубця або запуском регенерації.
Два кроки до можливого відновлення тканин
Щоб перевірити цю гіпотезу, команда розробила експериментальну двоетапну методику впливу на процес загоєння. Першим кроком стало застосування фактора росту FGF2 після того, як рана вже частково загоїлася. Це дозволило не порушувати природний початковий етап відновлення організму.
FGF2 фактично «перемикає» поведінку клітин, змушуючи їх формувати структури, схожі на бластем, що не характерно для ссавців.
Другим етапом стало введення білка BMP2 — молекули, яка стимулює формування кісткової та сполучної тканини. У результаті клітини отримували сигнал не просто до відновлення, а до побудови конкретних структур.
Чи потрібні організму зовнішні стовбурові клітини?
Одним із ключових відкриттів дослідження стало те, що для запуску регенерації не обов’язково вводити сторонні стовбурові клітини. На думку вчених, вони вже присутні в організмі — потрібно лише змінити їхню поведінку.
Інакше кажучи, клітини, які зазвичай беруть участь у формуванні рубця, потенційно можна «переналаштувати» на відновлення складніших структур.
Відновлення складних анатомічних структур
У ході експериментів науковцям вдалося відновити різні типи тканин, включаючи кістки, суглоби, зв’язки та сухожилля. Хоча відновлені структури не були ідеальними копіями оригінальних, вони повторювали загальну анатомічну організацію пошкодженої ділянки.
Це означає, що організм може не просто «залатувати» пошкодження, а частково відтворювати складні біологічні структури.
Нове розуміння можливостей клітин
Дослідники також виявили, що клітини можуть змінювати свою «просторову ідентичність» — тобто формувати тканини не там, де зазвичай це відбувається. Такий процес відомий як позиційне перепрограмування і відіграє важливу роль у розвитку організму.
У практичному сенсі це означає, що клітини можна потенційно «перенавчити» будувати нові структури після травми.
Від загоєння до справжнього відновлення
Попри те, що технологія перебуває на ранній стадії, її потенціал виглядає значним. Вчені вважають, що навіть часткове зменшення утворення рубців може суттєво покращити результати лікування травм.
Окремі компоненти методики вже мають медичне застосування або проходять клінічні випробування, що теоретично може пришвидшити перехід до практичного використання.
Чи є регенерація прихованою здатністю людини?
Найважливіший висновок дослідження полягає в тому, що регенерація у ссавців може не бути втраченою назавжди. Ймовірніше, це прихована можливість, яка не активується за звичайних умов загоєння.
Як зазначають автори, якщо вдасться навчитися керувати цими процесами, медицина отримає принципово нові підходи до лікування травм і відновлення тканин. І хоча до повного відрощування кінцівок у людини ще далеко, сама ідея про те, що організм уже має «вбудовані інструменти» для регенерації, відкриває новий напрям у біомедичній науці.