Биологи доказали, что способность млекопитающих восстанавливать утраченные конечности и их части не исчезла в ходе эволюции, а просто заблокирована на генетическом уровне. Во время экспериментов на животных авторы работы успешно вырастили заново кости, суставы, связки и сухожилия, которые обычно не восстанавливаются после ампутации.
Традиционно в науке считалось, что млекопитающие и люди принципиально ограничены в своих возможностях регенерации: в отличие от тритонов или саламандр, способных отращивать целые лапы, наш организм закрывает любые серьезные раны фиброзом (разрастанием соединительной ткани, приводящим к образованию рубцов). Шрамы эффективно защищают тело от инфекций, но полностью блокируют регенерацию. Новое исследование показало, что скрытые механизмы обновления заложены в самой системе заживления и их можно активировать при правильных условиях.
Чтобы запустить этот процесс, международная группа ученых под руководством профессора Кена Мунеоки (Ken Muneoka) из Техасского университета A&M (США) разработала терапию с использованием двух последовательно вводимых белков — факторов роста. На первом этапе, когда рана после ампутации уже затянулась, исследователи ввели специальный белок — фактор роста, который стимулирует деление клеток соединительной ткани. Это заставило обычные клетки соединительной ткани не формировать рубец, а собираться в бластему — особый зачаток будущей ткани, который обычно возникает только у регенерирующих амфибий.
Спустя несколько дней ученые перешли ко второму этапу, введя костный морфогенетический белок 2 (BMP2). Этот состав послужил сигналом для клеток бластемы, заставив их строить конкретные внутренние структуры. В результате у подопытных мышей сформировался правильный анатомический каркас из костей и сухожилий. Хотя выращенные органы не стали идеальной копией первоначальных, эксперимент подтвердил, что клетки млекопитающих поддаются перепрограммированию.
Важным выводом работы, опубликованной в журнале Nature Communications, стало то, что для регенерации не требуется вводить стволовые клетки извне, как это часто делается в современной медицине. Все необходимые ресурсы уже присутствуют в зоне повреждения, нужно лишь правильно управлять их поведением. Кроме того, исследователи зафиксировали что клетки, изначально предназначенные для формирования одного типа ткани, переориентируются и успешно создают другие нужные структуры.
Профессор Ларри Сува (Larry Suva), также принимавший участие в проекте, подчеркнул, что данное открытие полностью меняет представление о возможностях человеческого тела. До полноценного выращивания утраченных конечностей еще далеко, однако предложенный метод можно будет использовать в клинической практике гораздо раньше — например, для снижения рубцевания и ускорения реабилитации пациентов после ампутаций.
Переход к медицинским испытаниям на людях может пройти быстрее обычного, так как один из используемых белков (BMP2) уже одобрен профильными регуляторами для других операций, а второй (FGF2) сейчас проходит финальные стадии клинических тестов.