Чому людина не може відрощувати втрачені частини свого тіла? Чим ми гірші ящірок?

Вчені давно намагаються зрозуміти, яким чином земноводні -- наприклад, тритони і саламандри -- регенерують відірвані хвости, кінцівки, щелепи. Більш того, у них відновлюються і пошкоджене серце, і очні тканини, і спинний мозок. Спосіб, застосовуваний земноводними для саморемонта, став зрозумілим, коли вчені порівняли регенерацію зрілих особин та ембріонів. Виявляється, на ранніх стадіях розвитку клітини майбутнього істоти незрілі, їх доля цілком може змінитися.

Це показали експерименти над ембріонами жаб. Коли ембріон має всього лише декількох сотень клітин, з нього можна вирізати частину тканини, якій уготована доля стати шкурою, і помістити її в область мозку. І ця тканина стане частиною мозку. Якщо ж подібна операція проводиться з більш зрілим ембріоном, то з клітин шкіри все одно розвивається шкіра -- прямо посеред мозку. Тому що доля цих клітин вже визначена.

Для більшості організмів клітинна спеціалізація, за якої одна клітина стає клітиною імунної системи, а інша, скажімо, частиною шкурки -- це дорога з одностороннім рухом, і клітини дотримуються своєї "спеціалізації" до самої смерті.

А клітини земноводних вміють повернути час назад і повернутися до того моменту, коли призначення могло змінитися. І якщо тритон або саламандра втратили лапу, на пошкодженій ділянці тіла клітини кісток, шкури і крові стають клітинами без відмітних ознак. Вся ця маса вдруге "новонароджених" клітин (її називають бластемой) починає посилено ділитися. І у відповідності з потребами "поточного моменту" ставати клітинами кісток, шкіри, крові... Щоб стати в кінці нової лапою. Краще колишньою.

Дійшло До печінки


А як у людини? Відомо тільки два види клітин, які можуть регенерувати, -- це клітини крові і клітини печінки. Але тут принцип регенерації інший. Коли ембріон ссавця розвивається, трошки клітин залишається в стороні від процесу спеціалізації. Це стовбурові клітини. Вони мають здатність поповнювати запаси крові або відмираючих клітин печінки. Кістковий мозок теж містить стовбурові клітини, які можуть ставати м'язовою тканиною, жиром, кістками або хрящами -- залежно від того, які поживні речовини їм даються. Принаймні в кюветах.

Якщо ввести клітини кісткового мозку в кров миші з пошкодженими м'язами, ці клітини збираються в місці пошкодження і виправляють його. Втім, що вірно для миші, застосовується до людини. На жаль, м'язові тканини дорослої людини не відновлюються.

А деякі миші -- вміють


Чи є шанси на те, що людське тіло знайде здатність регенерувати відсутні частини? Або подібне залишається долею наукової фантастики?

Зовсім недавно вчені твердо знали, що ссавці не можуть регенерувати. Все змінилося абсолютно несподівано і, як часто буває в науці, зовсім випадково. Імунолог Елен Хебер-Кац з Філадельфії одного разу дала своєму лаборанту звичайне завдання: проколоти вуха лабораторним мишам, щоб начепити їм ярлички. Через пару тижнів Хебер-Кац прийшла до мишам з готовими ярличками, але... не знайшла у вушках дірочок. Природно, доктор влаштувала прочуханку своєму лаборанту і, незважаючи на його клятви, сама взялася за справу. Минуло кілька тижнів-і здивованому погляду вчених постали найчистіші мишачі вушка без всякого натяку на заживленную ранку.

Цей дивний випадок змусив Хербер-Кац зробити абсолютно неймовірне припущення: а що якщо миші просто регенерували тканини і хрящі для заповнення непотрібних їм дірок? При уважному розгляді з'ясувалося, що в пошкоджених ділянках вух присутній бластема-такі ж неспеціалізовані клітини, як у земноводних. Але миші --ссавці, вони не повинні б мати такі здібності...

А як інші частини тіла? Доктор Хебер-Катц відрізала мишкам шматочок хвоста і... отримала 75-відсоткову регенерацію!

Можливо, ви чекаєте, що зараз я розповім, як доктор відрізала мишачу лапку... Марно. Причина очевидна. Без припікання миша просто помре від великої втрати крові -- задовго до того, коли почнеться (якщо взагалі почнеться) регенерація втраченої кінцівки. А припікання виключає появу бластемы. Так що повний список регенераційних здібностей катцевских мишей з'ясувати не вдалося. Однак і це вже чимало.

Але тільки, заради бога, не ріжте хвости своїм домашнім мишам! Тому що у філадельфійській лабораторії живуть особливі вихованці -- з пошкодженої імунної системою. І висновок з своїх дослідів Хебер-Катц зробила такий: регенерація притаманна тваринам із знищеними Т-клітинами (клітини імунної системи).

А у земноводних, до речі, взагалі немає ніякої імунної системи. Отже, саме в імунній системі і корениться розгадка цього феномену. Ссавці мають такі ж необхідні для регенерації тканин гени, як і земноводні, але Т-клітини не дозволяють цим генам працювати.

Доктор Хебер-Катц вважає, що організми спочатку мали два способи зцілення від ран -- імунну систему і регенерацію. Але в ході еволюції обидві системи стали несумісні один з одним, і довелося вибирати. Хоча регенерація може на перший погляд здатися кращим вибором, Т-клітини для нас -- насущней. Адже вони -- основна зброя організму проти пухлин. Що толку бути здатним відрощувати собі заново втрачену руку, якщо одночасно в організмі будуть бурхливо розвиватися ракові клітини?

Виходить, що імунна система, захищаючи нас від інфекцій і раку, одночасно пригнічує наші здібності до "саморемонту".

На яку клітину натиснути


Доріс Платику, голова бостонської компанії Ontogeny, впевнений, що одного разу ми зможемо запустити процес регенерації, навіть якщо і не зрозуміємо всі його деталі до кінця. Наші клітини зберігають у собі вроджену здатність відрощувати нові частини тіла, точно так, як вони це робили в процесі розвитку плоду. Інструкція з вирощування нових органів записана в ДНК кожної з наших клітин, нам просто потрібно змусити їх "увімкнути" свою спроможність, а далі процес сам подбає про себе.

Фахівці Ontogeny працюють над створенням засобів, що включають регенерацію. Перше -- вже готове, і, можливо, буде дозволено до продажу в Європі, США та Австралії. Це -- фактор росту під назвою OP1, він стимулює ріст нової кісткової тканини. OP1 допоможе при лікуванні складних переломів, коли дві частини зламаної кістки сильно не збігаються один з одним і тому не можуть зростися. Часто в таких випадках кінцівку ампутують. Але OP1 стимулює кісткову тканину так, що вона починає рости і заповнює собою проміжок між частинами зламаної кістки.

Все, що потрібно зробити лікарям, -- це подати сигнал, щоб кісткові клітини "зростали", а тіло саме знає, скільки потрібно кісткової тканини і де. Якщо такі сигнали зростання знайти для всіх типів клітин, відростити нову ногу можна буде за допомогою декількох ін'єкцій.

Коли нога стане дорослою?


Щоправда, на шляху до такого світлого майбутнього є пара пасток. По-перше, стимулювання клітин до регенерації може призвести до виникнення раку. Земноводні, які не мають імунної захисту, як-то інакше захищені від раку -- замість пухлин у них виростають нові частини тіла. Але клітини ссавців так легко піддаються безконтрольного обвального поділу...

Інша пастка -- це проблема часу. Коли у ембріонів починають рости кінцівки, хімічні речовини, що диктують форму нової кінцівки, легко поширюються по крихітному тілу. У дорослих людей відстані значно більше. Можна вирішити цю проблему, сформувавши дуже маленьку кінцівку, і потім почати її вирощувати. Саме так і поступають тритони. Для вирощування нової кінцівки їм потрібно всього пара місяців, але ми-то адже трохи більше. Скільки часу потрібно людині, щоб виростити нову ногу до нормального розміру? Лондонський вчений Джеремі Брокс вважає, що не менше 18 років...

А ось Платику більш оптимістичний: "Я не бачу причини, з якої не можна відростити нову ногу за лічені тижні або місяці".Так коли ж лікарі зможуть запропонувати інвалідам нову послугу -- відрощування нових ніг і рук? Платику каже, що через п'ять років.

Неправдоподібно? Але ж якби п'ять років тому хтось сказав, що будуть клонувати людину, ніхто б йому не повірив... Але потім була овечка Доллі. А сьогодні ми, забувши про дивовижності самої цієї операції, обговорюємо зовсім іншу проблему -- чи мають право уряду зупинити науковий пошук? І примусити вчених шукати для унікального експерименту клаптик екстериторіального океану? Хоча існують і зовсім несподівані іпостасі. Наприклад стоматологія. Добре б якщо втрачені зуби відростало... Цього і добилися японські вчені.

Система їх лікування, за інформацією ИТАР-ТАСС, заснована на генах, які відповідають за зростання фибропластов - тих самих тканин, що ростуть навколо зубів і тримають їх. Як повідомляють вчені, спочатку вони перевірили свій метод на собаці, у якої попередньо розвинули важку форму пародонтозу. Коли всі зуби випали, уражені ділянки обробили речовиною, до складу якого входять ці самі гени і агар-агар - кислотна суміш, забезпечує поживне середовище для розмноження клітин. Через шість тижнів у пса прорізалися ікла. Такий же ефект спостерігався у мавпи зі стесаними до підстави зубами. За словами вчених, їх метод набагато дешевше протезування і вперві дозволяє повернути в прямому сенсі свої зуби величезному числу людей. Особливо якщо врахувати, що після 40 років схильність до пародонтоз виникає у 80 відсотків населення планети.

Станіслав Голубєв