Ученые нашли способ активировать скрытую регенерацию тканей у млекопитающих без использования стволовых клеток
Ученые сделали важный шаг к пониманию скрытых механизмов регенерации, которые могут быть присущи организму человека. Согласно новому исследованию, ключ к восстановлению утраченных тканей может лежать не в использовании внешних стволовых клеток, а в активации внутренних резервов, которые до сих пор оставались незадействованными.
На протяжении десятилетий биологи задавались вопросом, почему одни животные, такие как амфибии, способны отращивать утраченные конечности, а млекопитающие, включая человека, в ответ на повреждения в основном формируют грубую рубцовую ткань. Этот фундаментальный вопрос, уходящий корнями во времена Аристотеля, наконец начал раскрываться благодаря новому подходу исследователей из Техасского университета A&M.
В ходе экспериментов на мышах специалисты из Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук применили оригинальную двухэтапную стратегию, которая позволила восстановить второй сегмент ампутированного пальца, включая костную, суставную и связочную структуры. Вместо того чтобы внедрять донорские стволовые клетки, что связано с рядом ограничений по эффективности и доступности, ученые воздействовали на естественные процессы заживления с помощью двух известных факторов роста — FGF2 и BMP2.
Первый этап заключался в том, чтобы дать ране затянуться обычным путем, а затем, уже после формирования первичного закрытия, применить фактор роста фибробластов FGF2. Это воздействие, к удивлению исследователей, заставило клетки организма сформировать структуру, напоминающую бластему — временное образование, которое обычно наблюдается у саламандр в процессе отращивания конечностей.
Вторым шагом, спустя несколько дней, стало введение костного морфогенетического белка BMP2, который дал клеткам сформированной бластемы сигнал к построению новой ткани. Как поясняют авторы работы, суть метода заключается в том, чтобы сначала отвести клетки от образования рубца, а затем указать им, какую именно структуру необходимо воссоздать.
Хотя полученные в результате ткани не являлись стопроцентной анатомической копией оригиналов, они содержали все основные скелетные и соединительные элементы, организованные в соответствии с природными закономерностями. Этот успех демонстрирует, что регенеративный потенциал у млекопитающих существует, однако в обычных условиях он подавлен или находится в «спящем» состоянии.
По словам профессора Кена Мунеоки, возглавляющего исследование, задача состоит не в том, чтобы создавать новые клетки искусственно, а в том, чтобы научиться управлять уже существующими и заставлять их действовать нужным образом. Несмотря на то, что до полного воспроизведения подобной технологии у человека еще далеко, ученые видят практическую пользу в ближайшей перспективе.
Они предлагают пересмотреть подход к лечению травм и начать использовать эти сигнальные молекулы уже на этапе заживления, чтобы даже небольшое изменение реакции организма позволило избежать образования грубых рубцов. Важно отметить, что один из используемых факторов (BMP2) уже одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для некоторых медицинских целей, а второй (FGF2) проходит клинические испытания, что может существенно ускорить внедрение разработки в клиническую практику.
Исследование в журнале Nature Communications.