В продължение на векове способността да възстановяват изгубени крайници се смята за привилегия на животни като саламандри и морските звезди. При хората и останалите бозайници тежките наранявания почти неизменно завършват с образуването на белези, а не с израстване на нови тъкани.
Ново изследване на учени от Texas A&M University обаче поставя под въпрос това дългогодишно схващане и предполага, че човешкият организъм може да притежава скрит потенциал за регенерация.
Резултатите, публикувани в престижното списание Nature Communications, показват, че чрез прецизно насочване на естествените процеси на заздравяване учените са успели да възстановят костна и съединителна тъкан при бозайници – важна стъпка към бъдещи регенеративни терапии.
Белег или нова тъкан?
Когато бозайниците получат сериозно нараняване, организмът реагира бързо чрез процес, известен като фиброза. При него специализирани клетки, наречени фибробласти, затварят раната и образуват белег.
Това е жизненоважен защитен механизъм, който предотвратява инфекции и загуба на кръв, но същевременно блокира възстановяването на изгубените структури.
При животни като саламандрите ситуацията е различна. Вместо белег, на мястото на нараняването се формира т.нар. бластема – временна група от клетки, способна да изгради отново липсващите кости, мускули, сухожилия и кожа.
Именно тази разлика се опитват да преодолеят изследователите.
„Още от времето на Аристотел учените се питат защо някои животни могат да регенерират крайниците си, а хората – не“, казва проф. Кен Мунеока от Колежа по ветеринарна медицина и биомедицински науки към Texas A&M University. По думите му новото проучване показва, че регенеративният потенциал вероятно не е изчезнал при бозайниците – той просто остава неактивен.
Два последователни сигнала променят процеса на заздравяване
Екипът разработва терапия, която не разчита на трансплантация на стволови клетки – подход, който доминира в регенеративната медицина през последните години.
Вместо това учените използват вече съществуващите клетки в организма, като просто ги „пренасочват“ към различна програма.
Първата стъпка включва прилагането на фибробластен растежен фактор 2 (FGF2), но едва след като раната вече е затворена. Вместо да предотврати образуването на белег, този фактор променя последващото поведение на клетките и стимулира формирането на структура, наподобяваща бластема.
Няколко дни по-късно изследователите добавят втори сигнал – костен морфогенетичен протеин 2 (BMP2). Именно той кара клетките да започнат изграждането на нови анатомични структури.
„Това е процес от две стъпки – първо отклоняваме клетките от образуването на белег, а след това им даваме инструкции какво трябва да изградят“, обяснява проф. Мунеока.
Възстановени са кости, връзки и стави
При експериментите учените успяват да възстановят всички основни структури, загубени при ампутацията – кост, ставни елементи, връзки и сухожилия.
Макар новообразуваните тъкани да не са напълно идентични с оригиналните, резултатите показват, че организмът може да възстановява значително по-сложни структури, отколкото досега се смяташе за възможно.
Изследването разкрива и друг важен факт – клетките могат да бъдат „препрограмирани“ така, че да изграждат структури, различни от тези, които нормално биха формирали. Това явление, известно като позиционно препрограмиране, играе ключова роля по време на ембрионалното развитие и досега се смяташе за трудно приложимо при възрастни организми.
Стволовите клетки може би не са единственото решение
Един от най-изненадващите изводи е, че регенерацията не изисква въвеждането на външни стволови клетки.
Според учените всички необходимите клетки вече присъстват в организма – въпросът е да бъдат активирани по правилния начин.
„Не е необходимо да вземаме стволови клетки и да ги имплантираме обратно. Те вече са там. Просто трябва да се научим как да ги накараме да се държат по желания от нас начин“, казва проф. Мунеока.
Това би могло значително да опрости бъдещите регенеративни терапии и да намали рисковете, свързани с клетъчните трансплантации.
По-близо до приложение при хора
Макар изследването все още да е в ранна експериментална фаза, авторите виждат реални възможности за клинично приложение.
Първата цел вероятно няма да бъде израстването на цели крайници, а подобряване на зарастването на тежки рани, намаляване на белезите и по-ефективно възстановяване след ампутации и хирургични операции.
Предимство е, че един от използваните растежни фактори – BMP2 – вече е одобрен за определени медицински приложения, а FGF2 участва в няколко клинични изпитвания. Това би могло да ускори бъдещото тестване на подобни терапии при хора.
Нова посока за регенеративната медицина
Откритието променя разбирането за ограниченията на човешкия организъм. Вместо да приемат, че бозайниците са загубили способността си да регенерират сложни структури, учените вече предполагат, че тази способност просто остава „изключена“ по време на нормалното зарастване.
Макар практическото приложение при хора все още да е далеч, изследването представлява важна крачка към една от най-амбициозните цели на съвременната медицина – активиране на естествените механизми за възстановяване на човешкото тяло.
Ако бъдещите проучвания потвърдят тези резултати, един ден тежките наранявания и ампутациите може вече да не означават необратима загуба, а начало на процес на истинска биологична регенерация.
На този етап учените не говорят за „отглеждане“ на нови човешки крайници, а за по-добро разбиране на естествените механизми на регенерация – първата необходима стъпка към подобни терапии в бъдеще.
Източник: Texas A&M University College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences / Nature Communications
