Саламандра втрачає лапку і за кілька тижнів виростає нова. Людина втрачає кінчик пальця і на місці травми з’являється щільний, безжиттєвий рубець. Ця різниця мучила науковців із часів Арістотеля, але ніхто не міг пояснити, чому ссавці обрали саме такий шлях загоєння.
Тепер команда доктора Кена Мунеоки з Техаського університету A&M стверджує: ми обрали його не назавжди. Головне відкриття виявилося несподіваним людське тіло, ймовірно, вже вміє регенерувати. Йому просто заважають власні шрами.
Питання, яке залишалося без відповіді дві тисячі років, нарешті отримало практичне рішення.
Два кроки замість рубця
У здоровому організмі ссавця травма запускає ланцюжок, який медики знають занадто добре. Фібробласти клітини сполучної тканини кидаються до рани, швидко синтезують колаген і зашивають ушкодження. Це фіброз. З еволюційної точки зору це розумно: організм отримує швидку заплатку, що запобігає кровотечі та інфекції. Але плата за швидкість висока замість функціональної структури з’являється щільний шрам, який не вміє ні скорочуватися, ні відчувати, ні рости.
У саламандр ті самі типи клітин поводяться принципово інакше. Вони не зашивають рану, а формують бластему тимчасовий кластер клітин, який стає будівельним майданчиком для нової лапи. М’язи, кістки, нерви, шкіра все відновлюється за оригінальним планом.
Мунеока, який присвятив вивченню цієї різниці всю кар’єру, вирішив перевірити просту гіпотезу: а що, якщо ссавцеві клітини теж можуть піти цим шляхом? Просто їх ніхто не попросив.
У статті, опублікованій у престижному журналі Nature Communications, його група описала експеримент на мишах. Вчені розробили послідовне двоетапне лікування, яке змусило фібробласти забути про рубці і згадати про будівництво.
- Перший крок FGF2. Фактор росту фібробластів наносили на вже загоєну рану. Це змінювало поведінку клітин: замість сполучної тканини вони починали формувати бластемоподібну структуру те, чого у ссавців зазвичай не буває.
- Другий крок BMP2. Через кілька днів на місце подавали білок, який давав клітинам конкретну інструкцію: будувати кістку, суглоби та зв’язки.
Дев’ять місяців потому на місці ампутації дослідники побачили справжні анатомічні структури. Кістка, сухожилля, зв’язки та елементи суглоба все було на місці. Результат був не ідеальним і не повністю повторював природу, але залишався впізнаваним і функціональним.
«Це справді двоетапний процес. Спочатку ви відводите клітини від утворення рубців, а потім даєте сигнали, що саме будувати».
пояснив Кен Мунеока, професор коледжу ветеринарної медицини та біомедичних наук Техаського університету A&M.
Клітини вже всередині
Головна новина для регенеративної медицини полягає не стільки в тому, що відросло, скільки в тому, як це сталося. Дослідники не імпортували стовбурові клітини з лабораторних культур. Вони не вводили генетично модифікований матеріал. Вони просто перенаправили те, що вже було в організмі.
Фібробласти ті самі клітини, які зазвичай плетуть рубці виявилися здатними до зовсім іншої роботи. Це означає, що потенціал регенерації лежить усередині пацієнта, а не в зовнішньому джерелі. Достатньо знати правильну мову сигналів, щоб змусити їх поводитися інакше.
«Вам не доводиться діставати стовбурові клітини і повертати їх назад. Вони вже тут треба лише навчитися змушувати їх поводитися так, як вам потрібно».
додав Кен Мунеока.
Як сказав вчений, ці клітини можуть рухатися в двох різних напрямках. Раніше медицина сприймала це як однозначний вибір на користь рубцювання. Тепер зрозуміло: вибір можна змінити.
Не треба шукати нові клітини. Треба навчитися не заважати старим.
Нові правила для старих клітин
Ще одне відкриття здивувало навіть самих авторів. Клітини продемонстрували так звану позиційну переспецифікацію здатність отримувати інструкцію будувати структуру, яка не відповідає їхньому початковому призначенню. Тобто фібробласти, які «працювали» на одній ділянці тіла, могли перекваліфікуватися і відбудувати зовсім іншу. Це відкриває принципово нові можливості для лікування складних травм, де відсутні не лише тканини, а й архітектурний план їхнього розташування.
Дослідження також показало, що регенерація відбувається кількома біологічними шляхами одночасно. Раніше вважалося, що відбудова тканин залежить від одного домінантного механізму. Натомість з’ясувалося, що процес значно складніший і водночас стійкіший. Якщо один шлях заблокований, можна спробувати інший.
Від миші до людини
Звичайно, від експерименту на гризунах до клінічної практики відстань у багато років. Але це дослідження має одну важливу перевагу: обидва препарати вже відомі медичній галузі. BMP2 отримав схвалення FDA для використання в ортопедії при зрощенні хребців та відновленні кісткової тканини, а FGF2 зараз проходить клінічні випробування в дерматології та офтальмології. Це означає, що шлях до адаптації методу для людей може бути коротшим, ніж у випадку з абсолютно новими молекулами, які потребують багаторічної перевірки безпеки.
І найближче практичне застосування може виявитися навіть вражаючим за масштабом, ніж відрощування цілих кінцівок.
Дослідники вважають, що навіть часткове зміщення балансу від рубцювання до регенерації матиме колосальне значення для мільйонів пацієнтів. Люди з ампутаціями, глибокими опіками, хірургічними рубцями після аварій чи операцій усі вони можуть отримати якісно інше загоєння. Менше щільної сполучної тканини, більше еластичності, більше відновлених нервів і функцій. Для пацієнтів із діабетичними виразками або пролежнями це може стати різницею між інвалідністю та повноцінним життям.
Мунеока закликає медичну спільноту почати думати про ці сигнали вже на етапі звичайного загоєння ран. Навіть невеликий зсув у бік регенерації може зменшити інвалідизацію та покращити якість життя без радикальних втручань.
Новий фундамент
Для вченого, який шукав відповідь десятиліттями, результати стали не просто черговою публікацією. Це модель, на якій можна будувати подальшу науку. Раніше регенеративна недостатність ссавців сприймалася як біологічний вирок. Тепер зрозуміло: це не відсутність здібності, а відсутність правильного сценарію.
Організм вже має всі необхідні інструменти. Він просто використовує їх у режимі швидкого ремонту, замість капітального відновлення.
І якщо медицина навчиться перемикати цей режим історія, яка почалася з однієї миші в техаській лабораторії, перепише правила відновлення після травм для всього людства. Без чужих клітин. Без генної інженерії. Лише правильні сигнали в потрібний час.
Про автора
