Журнал Nature Communications опубликовал исследование Техасского колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук (Texas A&M), ученые которого утверждают: регенеративные способности млекопитающих, включая человека, могут быть еще не исчерпаны. Не исключено, что эти возможности таятся внутри достаточно изученных механизмов заживления ран, в том числе серьезных.
Один из авторов исследования профессор Кен Мунеока напоминает, что вопрос, почему млекопитающие, в отличие от ящериц, не умеют отращивать себе потерянные конечности, волновал науку еще со времен Аристотеля. Многие века считается, что неспособность восстанавливать утраченные части тела вообще одно из принципиальных ограничений организма человека и остальных млекопитающих. По мнению исследователей, все дело в разном механизме заживления.
У млекопитающего кровавую рану закрывает ее рубцевание. Когда млекопитающее получает травму, организм запускает процесс фиброза. При этом клетки-фибробласты достаточно быстро блокируют рану и формируют рубец. Если рана серьезная, без медицинской помощи не обойтись. Травмированное существо просто умрет от потери крови.
Фиброз, в том числе стимулируемый медициной, защищает от инфекций и дальнейших повреждений. Но одновременно он мешает заново построить утраченную ткань. У той же саламандры заживление происходит иначе — за счет восстановления ткани без чьей-либо помощи. Похожие клетки ящерицы самостоятельно собираются в структуру под названием бластема. Она становится основой для роста новых тканей.
По словам Мунеока, клетки любого существа в непосредственной близости от повреждения как будто могут пойти двумя разными путями: создать рубец (преграду) или бластему, стимулирующую рост клеток. Поэтому ученые сосредоточилась на том, чтобы перенаправить поведение фибробластов, которые уже находятся в месте травмы.
Чтобы проверить, можно ли подтолкнуть заживление у млекопитающих к регенерации, в лабораторных условиях авторы эксперимента последовательно использовали два известных фактора роста. Сначала ученые внесли в рану млекопитающего фактор роста фибробластов 2 (FGF2) уже после того, как рана успела закрыться. То есть авторы позволили организму пройти обычный начальный этап заживления, а затем вмешались в то, что происходит дальше.
FGF2 стимулировал появление структуры, похожей на бластему. Обычно у млекопитающих после травмы этого не происходит. Через несколько дней ученые применили второй фактор роста — костный морфогенетический белок 2 (BMP2). Он дал клеткам сигнал начать строить новые ткани.
Одним из важных выводов исследования стало то, что для серьезной регенерации у млекопитающих, возможно, не надо добавлять стволовые клетки извне. Такой вариант уже изучается и даже применяется в регенеративной медицине. Но идея авторов нового исследования другая: по их мнению, нужные клетки уже есть в организме, надо только научиться управлять их поведением.
Профессор Ларри Сува, который также участвовал в опытах, считает, что их результаты меняют старые представления о регенеративных возможностях клеток млекопитающих. По словам ученого, клетки, которые считались неуправляемыми, все-таки можно перепрограммировать, и способность млекопитающих к самостоятельной регенерации тканей не отсутствует, а «спит» в ожидании определенных условий для активации.
Полученные авторами исследования новые ткани млекопитающих не стали идеальной копией потерянных. Но при этом ученым удалось вернуть все основные структуры, утраченные после повреждений: кость, сухожилия, связки и суставную ткань. Кен Мунеока отмечает, что он и его коллеги получили то, что ожидали увидеть: восстановленные структуры у млекопитающих тоже присутствуют, хотя и не в идеальной форме.
Результаты также показывают, что регенерация зависит не от единственного механизма, а от нескольких биологических функций одновременно. Восстановление тканей оказалось гораздо сложнее, чем включение сигнала к этому. Но ученые предполагают, что их подход в будущем может помочь уменьшать рубцевание и улучшать восстановление тканей после их утраты.
Исследование находится на раннем этапе. Тем не менее его авторы считают, что практическая польза может появиться еще до того, как станет возможна полноценная регенерация. Даже если полностью заменять утраченные структуры не получится, примененный подход может улучшить заживление, уменьшив размер рубцов и усилив стимуляцию восстановления тканей. Даже небольшой сдвиг от рубцевания в сторону восстановления может дать реальную пользу.
Путь к клиническим испытаниям может быть короче, чем у других экспериментальных методов, отмечает журнал Nature Communications. В США BMP2 уже одобрен для некоторых медицинских манипуляций, а FGF2 в настоящее время оценивается в нескольких клинических испытаниях. По словам Ларри Сувы, исследование меняет представление о том, что вообще возможно. Но когда удается показать, что регенерацию у млекопитающих можно активировать, появляются и новые вопросы.