Упершыню было паказана, што дарослыя жабы адрошчваюць ампутаваныя лапы, што адзначае гэта як прарыў у рэгенерацыі органаў.
Рэгенерацыя азначае паўторнае вырошчванне пашкоджанай або адсутнай часткі орган з рэшткаў тканіны. Дарослыя людзі могуць паспяхова аднаўляць некаторыя органы, такія як печань і асабліва скуру, якая рэгулярна абнаўляецца і аднаўляецца, але, на жаль, большасць тканін чалавека органы не маюць здольнасці да рэгенерацыі. Поле рэгенератыўнай медыцыны накіравана на пошук спосабаў паўторнага запуску рэгенерацыі тканін у нашым целе. Ідэальным рашэннем было б запусціць важныя шляхі, якія могуць аднавіць тканіну, напрыклад канечнасць, з яе ўласных клетак, аднак гэта не так проста, бо навукоўцы ўсё яшчэ спрабуюць зразумець нюансы рэгенерацыі тканін.
У даследаванні, апублікаваным у Cell Reportsнавукоўцы з Універсітэта Тафта ў ЗША імкнуліся зразумець здольнасць тканін да рэгенерацыі і тое, як клеткі ўзаемадзейнічаюць і ўтвараюць трохмернае орган. Яны вырашылі прайграць рост тканіны ў жывёлы, якая звычайна не рэгенеруе, і выбралі земнаводных - дарослае водную афрыканскую кіпцюрыстую жабу (Xenopus laevis) - звычайна выкарыстоўваную лабараторную жывёлу ў даследаваннях. Земнаводныя маюць вельмі абмежаваную здольнасць да абнаўлення тканін, падобна чалавеку. Навукоўцы паспяхова распрацавалі прыладу, якая паўторна запускае генерацыю тканін у месцы ампутацыі і дазваляе часткова рэгенераваць заднюю канечнасць у дарослай жабы Xenopus.
Паўторнае вырошчванне ампутаваных канечнасцяў
Спачатку біярэактар, які можна насіць, быў надрукаваны ў 3D на крэмніі і напоўнены гідрагелем. Далей на гэты гідрагелевы палімер былі размешчаны ўвільгатняюць бялкі шоўку, якія, як вядома, спрыяюць гаенню і рэгенерацыі. Дададзены гармон прогестерон - нейрастэроід, які, як вядома, удзельнічае ў менструацыі, цяжарнасці і кармленні грудзьмі. Прогестерон таксама ўдзельнічае ў спрыянні аднаўленню нервовых крывяносных сасудаў і іншых тканін. Жаб падзялілі на доследную, кантрольную і фіктыўныя групы. У кантрольнай і фіктыўнай групах біярэактарная прылада была ўшыта ў жаб адразу пасля ампутацыі канечнасці. У эксперыментальнай групе прогестерон вызваляўся біярэактарам на месца ампутацыі. Прыборы былі знятыя праз 24 гадзіны. Затым на працягу некалькіх месяцаў рэгулярна назіралі за жабамі. У жаб у кантрольнай і фіктыўнай групах з'явіўся тонкі храстковай шып у месцы ампутацыі, што нармальна, калі рэгенерацыя тканін прагрэсуе без дапамогі. Толькі ў жаб эксперыментальнай групы было заўважана, што біярэактарная прылада выклікала вялікую рэгенерацыю канечнасцяў, а ў жаб зноў выраслі больш структураваны вяслападобны адростак, блізкі да амаль цалкам сфарміраванай канечнасці. Гэта сведчыць аб дапаможнай рэгенерацыі тканін. Бачная розніца была заўважная на працягу некалькіх тыдняў, што сведчыць аб тым, што прылада біярэактара стварала асяроддзе падтрымкі вакол рана каб даць магчымасць тканінам расці - падобна таму, як тканіны растуць у эмбрыёна ўнутры маткі. Проста кароткая дастаўка прогестэрону з біярэактара (змешчанага толькі на 24 гадзіны) выклікала рост мяккіх тканін і костак на працягу некалькіх месяцаў. Пры гісталагічныя аналізе і малекулярным даследаванні рэгенераваных структур выяўлена, што гэтыя канечнасці больш тоўстыя і маюць больш развітыя косткі, інервацыю і васкуляризацию. Жывёлы, якія атрымлівалі прогестерон, таксама былі больш актыўнымі, чым кантрольная і фіктыўная групы.
Рост канечнасцяў спыніўся прыкладна праз шэсць месяцаў, але гэта прывяло да звычайнага росту пальцаў рук і ног. Адрослыя канечнасці мелі добры аб'ём і шчыльнасць костак, магістральныя крывяносныя пасудзіны, добра пастаўленыя нервы, і гэтыя жабы маглі нават плаваць, падобна таму, як звычайныя неампутаваныя жабы выкарыстоўвалі свае родныя канечнасці. Секвенаванне РНК і аналіз транскриптома паказалі, што экспрэсія генаў у клетках у месцы ампутацыі была мадыфікавана біярэактарам. Такім чынам, гены, звязаныя з акісляльным стрэсам і актыўнасцю белых крывяных клетак, былі актыўнымі (павышаліся), а некаторыя іншыя былі паніжанымі. Шкарлятына і імунны адказ таксама былі зніжаны, што дазволіла працягваць рэгенерацыю, аслабляючы натуральную рэакцыю арганізма на пашкоджанні, якія ў іншым выпадку перашкаджалі б працэсу рэгенерацыі.
будучыню
Гэта даследаванне заснавана на логіцы вызначэння праграмы кікстарту або трыгера, якая прывядзе да доўгатэрміновага росту. Гэта можна назваць новай мадэллю клетачнай стымуляцыі. Ранейшыя даследаванні паказалі, што мышы могуць часткова рэгенераваць ампутаваныя кончыкі пальцаў у звычайных умовах, але таму, што яны не водныя і няма вады для іх абароны, таму ў адрозненне ад земнаводных працэс у мышэй быў неэфектыўны, таму што адчувальныя рэгенераваныя клеткі зноў падвяргаліся цвёрдым паверхням і зноўку. Падыход да рэгенерацыі ў пазваночных жывёл павінен быць дастасавальным да млекакормячых і чалавечага арганізма, і, магчыма, вельмі хутка ў будучыні мы зможам рэгенераваць складаныя органы, якія могуць быць выкарыстаны для перасадкі органаў або любых пашкоджанняў, магчыма, нават рака.
***
Крыніца (я)
Herrera-Rincon C і соавт. 2018. Кароткае мясцовае прымяненне прогестерону праз біярэактар, які можна насіць, выклікае доўгатэрміновы рэгенератыўны адказ у задніх канечнасцях дарослых Xenopus. Cell Reports. 25 (6). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010
***
