На протяжении поколений наука принимала, что у людей и саламандр совершенно разные подходы к травмам: саламандры отращивают целые конечности, а люди образуют рубцовую ткань и жалуются на это. Новое исследование из Техасского колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук (VMBS) предполагает, что это ограничение может быть не таким уж врожденным, как мы думали — способность к регенерации может быть скрыта внутри нашего собственного механизма заживления, просто ожидая правильного толчка.

«Почему некоторые животные могут регенерировать, а другие, особенно люди, не могут — это большой вопрос, который задавали еще со времен Аристотеля», — сказал доктор Кен Мунеока, профессор кафедры ветеринарной физиологии и фармакологии (VTPP) в VMBS. «Я провел свою карьеру, пытаясь это понять». Аристотель, к слову, не имел доступа к современным факторам роста.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, Мунеока и его коллеги описывают двухэтапное лечение, которое успешно регенерировало кости, суставные структуры и связки у млекопитающих. Восстановленные ткани не были идеальными копиями, но были достаточно близки, чтобы предположить, что подход может в конечном итоге уменьшить рубцевание и улучшить восстановление тканей после ампутаций.

Ключом было перенаправление процесса заживления от фиброза — реакции организма по умолчанию, при которой клетки фибробластов быстро закрывают раны рубцовой тканью. У регенерирующих животных, таких как саламандры, подобные клетки собираются в бластему — структуру, служащую основой для нового роста. Команда Texas A&M хотела выяснить, могут ли они подтолкнуть фибробласты млекопитающих к образованию бластемы вместо рубца.

«Эти клетки как будто могут двигаться в двух разных направлениях», — сказал Мунеока. «Они могут либо образовать рубец, либо сделать бластему. Наше исследование было сосредоточено на перенаправлении поведения фибробластов, уже присутствующих на месте травмы».

Лечение использует два хорошо известных фактора роста последовательно. Сначала они применили фактор роста фибробластов 2 (FGF2) после того, как рана зажила — позволяя организму реагировать нормально, прежде чем вмешиваться. Это стимулировало образование структуры, похожей на бластему, которая обычно не возникает у млекопитающих после таких травм. Несколько дней спустя они применили костный морфогенетический белок 2 (BMP2), который дал этим клеткам команду начать строить новые ткани.

«Это действительно двухэтапный процесс», — сказал Мунеока. «Сначала вы смещаете клетки от рубцевания, а затем даете сигналы, которые говорят им, что строить».

Один из самых обнадеживающих выводов исследования заключается в том, что регенерация не требует добавления стволовых клеток извне — распространенный подход в регенеративной медицине. «Вам не нужно фактически брать стволовые клетки и помещать их обратно», — сказал Мунеока. «Они уже там — вам просто нужно научиться заставлять их вести себя так, как вы хотите».

Доктор Ларри Сува, еще один профессор VTPP, участвовавший в исследовании, сказал, что результаты бросают вызов давним предположениям. «Клетки, которые мы считали незапрограммируемыми, на самом деле таковыми не являются», — сказал Сува. «Способность не отсутствует — она просто скрыта».

Исследователи также обнаружили доказательства того, что клетки могут быть перенаправлены на создание структур за пределами их обычного местоположения — процесс, называемый позиционной переспецификацией. На практике клетки, которые обычно помогают формировать один тип ткани, могут быть проинструктированы восстановить что-то совершенно другое после травмы.

Хотя регенерированные ткани не были точными копиями исходной анатомии, команда успешно восстановила все основные структуры, удаленные во время ампутации, включая кость, сухожилие, связку и суставную ткань. «Мы регенерировали то, что вы ожидаете увидеть при таком уровне травмы», — сказал Мунеока. «Структуры есть — просто не в идеальной форме».

Результаты также предполагают, что регенерация зависит от множества биологических путей, работающих вместе, что делает ее гораздо более сложной, чем активация одного механизма. Но ученые считают, что подход может иметь практическое применение задолго до того, как станет возможной полная регенерация — даже простое смещение реакции