В наших генах заложена способность к регенерации

ученый, регенерация

У ряда животных имеется способность к регенерации тканей. Например, у ящерицы, потерявшей свой хвост, скоро отрастает новый. Почему же у нас, имеющих много общих генов с ящерицей, не вырастают, скажем, новые конечности взамен утраченных? Специалисты из биологической лаборатории MDI в Бар-Харбор (США) считают, что надежда все же есть…

Регенерация: новые органы сделают по заказу?

Мозг обладает способностью к регенерации

Мы все — от одного предка?

Ученые исходили из того, что выявление генетического механизма, ответственного за регенерацию, могло бы дать ключ к активации этих процессов и в организме человека. Биологи Бенджамин Кинг и Вут Инь из MDI выяснили, что механизмы генетической регуляции данных процессов для многих живых видов являются общими. В частности, регенерация лап или плавников на генном уровне происходит одинаковым образом у индийской аквариумной рыбки данио-рерио, аксолотля рода Ambystoma, саламандры, обитающей в мексиканских озерах, и, наконец, африканских лучеперых рыб класса Actinopterygii. Все эти виды имели общего предка, жившего около 420 миллионов лет назад, и, скорее всего, потомками его были и другие биологические виды, включая человека… Так что, вероятно, механизмы регенерации просто сохранились у некоторых из них в процессе эволюции. "Мы не ожидали, что паттерны экспрессии генов будут сильно отличаться у этих видов, но было удивительно наблюдать, что они были практически одними и теми же", — прокомментировал один из авторов открытия Бенджамин Кинг в статье, опубликованной в журнале PLOS ONE.

Может быть, можно запустить этот механизм и в организме человека, например, с помощью определенных препаратов, предположили ученые. "То, что мы идентифицировали генетическую сигнатуру регенерации конечностей у трех разных видов с тремя различными типами придатков, предполагает, что природа заложила общую генетическую инструкцию, регулирующую регенерацию, и она может быть общей для всех форм жизни животных, включая человека", — считает соавтор Бенджамина Кинга Вут Инь.

Воздействовать на РНК?

Для начала эксперты изучили процессы формирования клеточной массы — бластемы. Она образуется после утраты конечностей и представляет собой резервуар для регенерации тканей.

Технология генетического секвенирования позволила Бенджамину Кингу и Буту Иню идентифицировать общий набор генов, управляемых сетью микроРНК. Они, в свою очередь, являются регуляторами, активирующими отдельные участки ДНК. Но у человека эти механизмы не столь активны, поэтому потерянная рука или нога уже не вырастает. Если бы удалось повлиять на работу микроРНК, то ситуация могла бы измениться.

Похожие генетические механизмы включаются, когда речь идет о заживлении ран. Ученые полагают, что их открытие поможет разработать новые методы лечения, которые позволят ускорять затягивание ран, уменьшать болевые ощущения, снижать риск заражений и обеспечивать более быстрое восстановление пациентов после ранений.

Еще одна возможная область применения связана с разработкой протезов нового поколения. Дело в том, что при ампутации конечности часто повреждаются и нервные окончания. Если удастся их восстановить, то можно будет разрабатывать индивидуальные протезы, которые смогут вступать в контакт с восстановленными нервами и помогут ампутанту более эффективно контролировать искусственную конечность.

Принтер или генетические манипуляции?

Бенджамин Кинг и Бут Инь не отрицают, что в перспективе можно будет и заново "отращивать" утраченные руки, ноги и другие органы. Впрочем идея далеко не нова. Так, специалисты из Университета Гэрриот-Ватт в Эдинбурге разработали методику, позволяющую получать органы для пересадки из эмбриональных стволовых клеток, печатая нужные ткани на 3D-принтере.

Выглядит это так. Сначала при помощи специальной технологии на основе стволовых клеток выращиваются живые органы, предназначенные для конкретного пациента. Затем на трехмерном принтере "печатаются" ткани. Таким образом могут быть созданы биологические протезы больных или потерянных органов.

Ранее трехмерная печать уже использовалась для того, чтобы изготавливать кости для пересадки. В будущем, надеются ученые, нас ждет прорыв в трансплантологии, так как новая методика позволит "выращивать" практически любые жизненно важные органы и ткани.

Что же до проекта Бенджамина Кинга и Бута Иня, то этот способ регенерации, возможно, обойдется даже дешевле, чем манипуляции со стволовыми клетками… Сами исследователи говорят, что сейчас все зависит от финансирования. Чем быстрее оно будет получено, тем скорее завершатся исследования.