Для більшості ссавців здатність відрощувати втрачені частини тіла є біологічно недосяжною метою. Коли дитина може відновити кінчик відрізаного пальця, а миша — частина кінцівки, решта тіла залишається нездатною на подібні подвиги. Це різко контрастує зі «надрегенераторами», такими як саламандри та морські зірки, які здатні заново відростити цілі кінцівки.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Science, передбачає, що відповідь на питання, чому можливості ссавців обмежені, може критися не тільки в нашій ДНК, але і в хімічних і середовищних умовах, що оточують наші клітини.
Роль позаклітинного матриксу
Однією з головних перешкод для регенерації у ссавців є утворення рубців. У більшості випадків при серйозній травмі організм віддає пріоритет швидкому закриттю рани за допомогою рубцевої тканини, яка фактично блокує будь-яку можливість відновлення.
Дослідження, проведене під керівництвом Байрона Муї у Медичній школі Стенфордського університету, вивчало, чому кінчик пальця може відновитися, а решта пальця – ні. Дослідники зосередилися на позаклітинному матриксі — структурному матеріалі, який оточує клітини та підтримує їх.
- Відкриття: Миші з вищим рівнем гіалуронової кислоти у позаклітинному матриксі могли більш ефективно відновлювати частини пальців та з набагато меншим утворенням рубців.
- Значення: Гіалуронова кислота – речовина, яка часто використовується в косметології для утримання вологи, – очевидно, грає вирішальну роль у створенні біологічного середовища, що сприяє загоєнню, а не рубцювання.
Рівень кисню та клітинне сприйняття
Друге дослідження вивчало середні тригери, які дозволяють одним видам регенерувати, а іншим – ні. Порівнюючи пуголовків африканської когтистої жаби (які можуть відновлювати кінцівки) з ембріонами мишей (які не можуть), дослідники виявили зв’язок між рівнем кисню і регенеративною здатністю.
Молекулярний біолог Георгіос Ціссіос та його команда виявили таке:
1. Середовище з низьким вмістом кисню — подібне до водного середовища проживання пуголовків — допомагало тканинам ембріона миші гоїтися більш ефективно.
2. Зменшивши рівень кисню в кінцівках мишей, дослідники змогли запустити ранні регенеративні реакції, які зазвичай відсутні у ссавців.
3. Однак є складний нюанс: клітини пуголовків, мабуть, менш чутливі до змін рівня кисню, ніж клітини мишей. Це говорить про те, що те, як клітина сприймає своє середовище, так само важливо, як і саме середовище.
Чому це важливо для майбутнього
Ці результати знаменують собою зміну парадигми у підході вчених до регенеративної медицини. Замість того, щоб фокусуватися виключно на зміні генів, дослідники тепер вивчають, як маніпулювати локальним середовищем рани, щоб «обдурити» клітини ссавців і змусити їх поводитися подібно до клітин саламандри.
Хоча ці дослідження поки що не призвели до повного відрощування кінцівок, вони створюють дорожню карту для майбутньої терапії. Контролюючи рівень гіалуронової кислоти та регулюючи вплив кисню, вчені сподіваються з часом перейти від лікування простих ран до регенерації складних тканин.
«Як наукова спільнота, збираючи ці фрагменти пазла воєдино, ми зрештою дійдемо можливості регенерації кінцівок у людини». – Джесіка Уайт, Гарвардський університет
Висновок
Визначивши гіалуронову кислоту та рівень кисню як ключові фактори регенерації, це дослідження наближає нас до розуміння того, як подолати процес рубцювання у ссавців. Хоча повне відновлення кінцівок залишається віддаленою метою, ці біологічні ключі закладають фундамент для майбутніх проривів у тканинній інженерії та загоєнні ран.
