Регенерація тканин людини
Чому людина не може відрощувати втрачені частини свого тіла? Чим ми гірші за ящірок?
Вчені давно намагаються зрозуміти, яким чином земноводні — наприклад, тритони і саламандри — регенерують відірвані хвости, кінцівки, щелепи. Більше того, у них відновлюються і пошкоджене серце, і тканини очей, і спинний мозок. Спосіб, застосовуваний земноводними для саморемонту, став зрозумілим, коли вчені порівняли регенерацію зрілих особин та ембріонів. Виявляється, на ранніх стадіях розвитку клітини майбутньої істоти незрілі, їхня доля цілком може змінитися.
Це показали експерименти над ембріонами жаб. Коли ембріон має лише кілька сотень клітин, з нього можна вирізати частину тканини, якою уготована доля стати шкірою, і помістити її в ділянку мозку. І ця тканина стане частиною мозку. Якщо ж подібна операція проводиться з більш зрілим ембріоном, то з клітин шкіри все одно розвивається шкіра - прямо посеред мозку. Тому що доля цих клітин уже зумовлена.
Для більшості організмів клітинна спеціалізація, через яку одна клітина стає клітиною імунної системи, а інша, скажімо, частиною шкірки — це дорога з одностороннім рухом, і клітини дотримуються своєї «спеціалізації» аж до смерті.
А клітини земноводних вміють звернути час назад і повернутись до того моменту, коли призначення могло змінитися. І якщо тритон або саламандра втратили лапу, на пошкодженій ділянці тіла клітини кісток, шкіри та крові стають клітинами без відмітних ознак. Вся ця маса вдруге «новонароджених» клітин (її називають бластемою) починає посилено ділитися. І відповідно до потреб «поточного моменту» ставати клітинами кісток, шкіри, крові… Щоб стати наприкінці новою лапою. Краще за колишню.
До печінки дійшло
А як у людини? Відомо лише два види клітин, які можутьрегенерувати, - це клітини крові та клітини печінки. Але тут принцип регенерації інший. Коли ембріон ссавця розвивається, трішки клітин залишається осторонь процесу спеціалізації. Це стовбурові клітини. Вони мають здатність поповнювати запаси крові або відмираючих клітин печінки. Кістковий мозок також містить стовбурові клітини, які можуть ставати м'язовою тканиною, жиром, кістками чи хрящами — залежно від того, які поживні речовини їм даються. Принаймні у кюветах.
Якщо клітини кісткового мозку ввести в кров миші з пошкодженими м'язами, ці клітини збираються в місці пошкодження і виправляють його. Втім, що правильне для миші, не застосовується до людини. На жаль, м'язові тканини дорослої людини не відновлюються.
А деякі миші вміють
Чи є шанси на те, що людське тіло набуде здатностірегенерувати відсутні частини ? Чи подібне залишається долею наукової фантастики? Зовсім недавно вчені твердо знали, що ссавці не можуть регенерувати. Все змінилося несподівано і, як часто буває в науці, зовсім випадково. Імунолог Елен Хебер-Кац із Філадельфії одного разу дала своєму лаборантові звичайне завдання: проколоти вуха лабораторним мишам, щоб начепити їм ярлики. За кілька тижнів Хебер-Кац прийшла до мишей з готовими ярличками, але... не знайшла у вушках дірочок. Звичайно, лікар влаштувала витяг свою лаборанту і, незважаючи на його клятви, сама взялася за справу. Минуло кілька тижнів — і здивованому погляду вчених з'явилися чисті мишачі вушка без жодного натяку на загоєну ранку.
Цей дивний випадок змусив Хербер-Кац зробити неймовірне припущення: а якщо мишіпросто регенерували тканини та хрящі для заповнення непотрібних їм дірок? При пильному розгляді з'ясувалося, що у пошкоджених ділянках вух є бластема — такі ж неспеціалізовані клітини, як у земноводних. Але миші — ссавці, вони не повинні мати такі здібності…
Як інші частини тіла? Лікар Хебер-Катц відрізала мишкам шматочок хвоста і... отримала 75-відсотковурегенерацію ! Можливо, ви чекаєте, що зараз я розповім, як лікар відрізала мишачу лапку... Даремно. Причина очевидна. Без припікання миша просто помре від великої втрати крові - задовго до того, коли почнеться (якщо взагалі почнеться) регенерація втраченої кінцівки. А припікання виключає появу бластеми. Так що повний список регенераційних здібностей катцевських мишей з'ясувати не вдалося. Однак це вже чимало.
Але тільки, бога ради, не ріжте хвости своїм домашнім мишам! Тому що у Філадельфійській лабораторії живуть особливі вихованці — з пошкодженою імунною системою. І висновок зі своїх дослідів Хебер-Катц зробила такий: регенерація властива лише тваринам із знищеними Т-клітинами (клітинами імунної системи).
А у земноводних, до речі, взагалі немає жодної імунної системи. Значить, саме в імунній системі корениться розгадка цього феномена. Ссавці мають такі ж необхідні для регенерації тканин гени, як і земноводні, але Т-клітини не дозволяють цим генам працювати.
Доктор Хебер-Катц вважає, що організми спочатку мали два способи зцілення від ран - імунну систему і регенерацію . Але в ході еволюції обидві системи стали несумісними одна з одною — і довелося обирати. Хоча регенерація може на перший погляд здатися найкращим вибором, Т-клітини для нас є нагальною. Адже вони – основна зброя організму протипухлин. Що толку бути здатним відрощувати собі заново втрачену руку, якщо одночасно в організмі будуть бурхливо розвиватися ракові клітини?
На яку клітинку натиснути
Дорос Платіка, голова бостонської компанії Ontogeny, упевнений, що одного разу ми зможемо запустити процес регенерації, навіть якщо і не зрозуміємо всі його деталі до кінця. Наші клітини зберігають у собі вроджену здатність відрощувати нові частини тіла, точно так, як вони це робили у процесі розвитку плода. Інструкцію з вирощування нових органів записано в ДНК кожної з наших клітин, нам просто потрібно змусити їх «включити» свою здатність, а далі процес сам подбає про себе.
Фахівці Ontogeny працюють над створенням засобів, що включають регенерацію. Перше вже готове і, можливо, скоро буде дозволено до продажу в Європі, США та Австралії. Це фактор зростання під назвою OP1, він стимулює зростання нової кісткової тканини. OP1 допоможе при лікуванні складних переломів, коли дві частини зламаної кістки сильно не збігаються один з одним і тому не можуть зрости. Часто у таких випадках кінцівку ампутують. Але OP1 стимулює кісткову тканину так, що вона починає рости і заповнює проміжок між частинами зламаної кістки.
Все, що потрібно зробити лікарям, — це подати сигнал, щоб кісткові клітини «росли», а тіло знає, скільки потрібно кісткової тканини і де. Якщо такі сигнали зростання знайти всім типів клітин, відростити нову ногу можна буде з допомогою кількох ін'єкцій.
Коли нога стане дорослою?
Щоправда, на шляху до такого світлого майбутнього є пара пасток. По-перше, стимулюванняклітин до регенерації може призвести до виникненняраку. Земноводні, які не мають імунного захисту, якось інакше захищені від раку – замість пухлин у них виростають нові частини тіла. Але клітини ссавців так легко піддаються безконтрольному обвальному поділу.
Інша пастка – це проблема часу. Коли в ембріонів починають рости кінцівки, хімічні речовини, що диктують форму нової кінцівки, легко поширюються крихітним тілом. У дорослих людей відстані значно більше. Можна вирішити цю проблему, сформувавши дуже маленьку кінцівку, а потім почати її вирощувати. Саме так і роблять тритони. Для вирощування нової кінцівки їм потрібно всього кілька місяців, але ж ми трохи більше. Скільки часу потрібно людині, щоб виростити нову ногу до нормального розміру? Лондонський вчений Джеремі Брокс вважає, що не менше 18 років.
А от Платика більш оптимістичний: «Я не бачу причини, через яку не можна відростити нову ногу за лічені тижні чи місяці». Тож коли лікарі зможуть запропонувати інвалідам нову послугу — відрощування нових ніг і рук? Платика каже, що за п'ять років.
Неправдоподібно? Але якби п'ять років тому хтось сказав, що клонуватимуть людину, ніхто б їй не повірив… Але потім була овечка Доллі. А сьогодні ми, забувши про дивовижність цієї операції, обговорюємо зовсім іншу проблему — чи мають право уряду зупинити науковий пошук? І змусити вчених шукати для унікального експерименту клаптик екстериторіального океану? Хоча існують і несподівані іпостасі. Наприклад, стоматологія. Добре, якби втрачені зуби відростали... Цього й домоглися японські вчені.
Система їх лікування, за інформацією ІТАР-ТАРС, заснована на генах, які відповідають за зростання фібропластів — тих тканин, що ростуть навколо зубів і тримають їх. Якповідомляють вчені, спочатку вони перевірили свій метод на собаці, який попередньо розвинув важку форму пародонтозу. Коли всі зуби випали, уражені ділянки обробили речовиною, до складу якої входять ці гени і агар-агар — кислотна суміш, що забезпечує живильне середовище для розмноження клітин. Через шість тижнів у пса прорізалися ікла. Такий же ефект спостерігався у мавпи зі стесаними зубами. За словами вчених, їх метод набагато дешевший за протезування і вперше дозволяє повернути в прямому сенсі свої зуби величезній кількості людей. Особливо якщо зважити, що після 40 років схильність до пародонтозу виникає у 80 відсотків населення планети.