Для миллионов пациентов, потерявших конечности по самым разным причинам, от диабета до травм, возможность восстановления функций путем естественной регенерации остается недосягаемой. Отрастание ног и рук остается прерогативой саламандр и супергероев.
Но в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые из Университета Тафтса и Института Висса Гарвардского университета приблизили нас на шаг к цели регенеративной медицины.
У взрослых лягушек, которые от природы не способны регенерировать конечности, исследователи смогли вызвать отрастание потерянной ноги с помощью коктейля из пяти препаратов, нанесенного на силиконовый носимый купол биореактора, который герметизирует эликсир над культей всего на 24 часа. Это краткое лечение запускает 18-месячный период отрастания, который восстанавливает функциональную ногу.
Многие существа обладают способностью к полной регенерации по крайней мере некоторых конечностей, включая саламандр, морских звезд, крабов и ящериц. Плоских червей можно даже разрезать на части, каждая из которых реконструирует целый организм. Люди способны закрывать раны за счет роста новых тканей, а наша печень обладает замечательной, почти подобно плоскому червю способностью регенерировать до полного размера после потери 50%.
Но потеря большой и структурно сложной конечности — руки или ноги — не может быть восстановлена никаким естественным процессом регенерации у человека или млекопитающих. На самом деле, мы склонны покрывать крупные травмы аморфной массой рубцовой ткани, защищая ее от дальнейшей кровопотери и инфицирования и предотвращая дальнейший рост.
Запуск регенерации
Исследователи из Тафтса запустили процесс регенерации у африканских когтистых лягушек, покрывая рану силиконовым колпачком, который они назвали BioDome, содержащим гель протеина шелка, наполненный коктейлем из пяти препаратов.
Каждое лекарство выполняло разные задачи, в том числе уменьшало воспаление, ингибировало выработку коллагена, что приводило к образованию рубцов, и стимулировало новый рост нервных волокон, кровеносных сосудов и мышц. Комбинация и биореактор обеспечили локальную среду и сигналы, которые склонили чашу весов от естественной тенденции к закрытию культи в сторону регенеративного процесса.
Исследователи наблюдали резкий рост тканей у многих лягушек, подвергшихся лечению, воссоздавая почти полностью функциональную ногу. Новые конечности имели расширенную костную структуру с чертами, подобными естественной костной структуре конечности, более богатым набором внутренних тканей (включая нейроны), и несколько «пальцев» вырастали из конца конечности, хотя и без поддержки основной кости.
Отросшая конечность двигалась и реагировала на такие раздражители, как прикосновение жесткого волокна, и лягушки могли использовать ее для плавания в воде, двигаясь так же, как обычная лягушка.
«Приятно видеть, что препараты, которые мы выбрали, помогли создать почти полную конечность», — сказала Нироша Муруган, научный сотрудник Центра открытий Аллена в Тафтсе и первый автор статьи. «Тот факт, что для запуска многомесячного процесса регенерации требовалось лишь кратковременное воздействие препарата, предполагает, что лягушки и, возможно, другие животные могут иметь дремлющие регенеративные способности, которые можно привести в действие».
