Od pokoleń nauka przyjmowała, że ludzie i salamandry mają bardzo różne podejście do urazów: salamandry odrastają całe kończyny, podczas gdy ludzie tworzą blizny i narzekają na to. Nowe badania z Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS) sugerują, że to ograniczenie może nie być tak trwale zakodowane, jak myśleliśmy – zdolność do regeneracji może kryć się w naszym własnym mechanizmie gojenia, tylko czekając na odpowiednie pchnięcie.

„Dlaczego niektóre zwierzęta potrafią się regenerować, a inne, zwłaszcza ludzie, nie – to wielkie pytanie zadawane od czasów Arystotelesa” – powiedział dr Ken Muneoka, profesor w VMBS Department of Veterinary Physiology & Pharmacology (VTPP). „Spędziłem całą karierę, próbując to zrozumieć”. Arystoteles, notabene, nie miał dostępu do nowoczesnych czynników wzrostu.

W badaniu opublikowanym w Nature Communications Muneoka i współpracownicy opisują dwuetapowe leczenie, które z powodzeniem zregenerowało kość, struktury stawowe i więzadła u ssaków. Odtworzone tkanki nie były idealnymi kopiami, ale były wystarczająco blisko, by sugerować, że podejście to może ostatecznie zmniejszyć bliznowacenie i poprawić naprawę tkanek po amputacjach.

Kluczem było przekierowanie procesu gojenia z dala od zwłóknienia – domyślnej odpowiedzi organizmu, w której komórki fibroblastów szybko zamykają rany tkanką bliznowatą. U regenerujących się zwierząt, takich jak salamandry, podobne komórki gromadzą się w blastemę, strukturę stanowiącą podstawę nowego wzrostu. Zespół z Texas A&M chciał sprawdzić, czy uda im się popchnąć fibroblasty ssaków w kierunku blastemy zamiast blizny.

„To tak, jakby te komórki mogły poruszać się w dwóch różnych kierunkach” – powiedział Muneoka. „Mogą albo zrobić bliznę, albo zrobić blastemę. Nasze badania skupiły się na przekierowaniu zachowania fibroblastów już obecnych w miejscu urazu”.

Leczenie wykorzystuje dwa dobrze znane czynniki wzrostu w sekwencji. Najpierw zastosowali czynnik wzrostu fibroblastów 2 (FGF2) po zagojeniu się rany – pozwalając organizmowi zareagować normalnie przed interwencją. To zachęciło do powstania struktury podobnej do blastemy, która normalnie nie występuje u ssaków po takich urazach. Kilka dni później zastosowali białko morfogenetyczne kości 2 (BMP2), które nakazało tym komórkom rozpoczęcie budowy nowych tkanek.

„To naprawdę proces dwuetapowy” – powiedział Muneoka. „Najpierw przesuwasz komórki z dala od bliznowacenia, a potem dostarczasz sygnały, które mówią im, co mają budować”.

Jednym z najbardziej zachęcających odkryć badania jest to, że regeneracja nie wymaga dodawania komórek macierzystych z zewnątrz organizmu – powszechnego podejścia w medycynie regeneracyjnej. „Nie musisz faktycznie pobierać komórek macierzystych i umieszczać ich z powrotem” – powiedział Muneoka. „One już tam są – po prostu musisz nauczyć się, jak sprawić, by zachowywały się tak, jak chcesz”.

Dr Larry Suva, inny profesor VTPP zaangażowany w badanie, powiedział, że wyniki podważają długo utrzymywane założenia. „Komórki, które uważaliśmy za nieprogramowalne, w rzeczywistości są” – powiedział Suva. „Zdolność nie jest nieobecna – jest tylko przesłonięta”.

Naukowcy znaleźli również dowody na to, że komórki mogą być przekierowane do tworzenia struktur poza ich zwykłą lokalizacją – proces zwany re-specyfikacją pozycyjną. W praktyce oznacza to, że komórki, które normalnie pomagają w tworzeniu jednego rodzaju tkanki, mogą zostać poinstruowane, by odbudować coś zupełnie innego po urazie.

Chociaż zregenerowane tkanki nie były dokładnymi odpowiednikami pierwotnej anatomii, zespołowi udało się przywrócić wszystkie główne struktury usunięte podczas amputacji, w tym kość, ścięgno, więzadło i tkankę stawową. „Zregenerowaliśmy to, czego można by się spodziewać na tym poziomie urazu” – powiedział Muneoka. „Struktury są – tylko nie w idealnej formie”.

Odkrycia sugerują również, że regeneracja zależy od wielu szlaków biologicznych działających razem, co czyni ją znacznie bardziej złożoną niż aktywacja pojedynczego mechanizmu. Ale naukowcy uważają, że podejście to może mieć praktyczne zastosowania na długo przed osiągnięciem pełnej regeneracji – nawet przesunięcie odpowiedzi