Вчені наблизилися до відновлення людських кінцівок завдяки генам аксолотлів

Мексиканські аксолотлі можуть відрощувати втрачені лапи майже так само легко, як люди загоюють подряпини. Тепер вчені з’ясували, що частина цього біологічного «суперздібності» пов’язана з особливими генами, які також є у мишей та риб даніо реріо. Нове дослідження показало, що група так званих SP-генів відіграє критично важливу роль у регенерації тканин і кісток. Саме ці відкриття можуть одного дня допомогти створити технології для відновлення людських кінцівок.

Що відомо коротко

• вчені досліджували аксолотлів, даніо реріо та мишей
• дослідники виявили спільні гени регенерації SP6 та SP8
• вимкнення цих генів порушувало відновлення кісток
• генна терапія частково повернула регенерацію у мишей
• відкриття може стати основою для майбутньої регенеративної медицини

Чому аксолотлі так цікавлять науку

Аксолотлі давно вважаються одними з найбільш незвичайних тварин у світі. Ці мексиканські саламандри здатні відрощувати не лише кінцівки, але й частини серця, спинного мозку, мозку та навіть внутрішніх органів. Для науки це майже ідеальна модель регенерації, адже людський організм подібних здібностей практично не має. Саме тому біологи роками намагаються зрозуміти, як саме працюють ці механізми.

У новому дослідженні науковці порівняли регенерацію у трьох різних організмів — аксолотлів, риб даніо реріо та мишей. Кожен із цих видів має певні здібності до відновлення тканин, хоча й різного масштабу. Наприклад, даніо реріо можуть багаторазово відрощувати плавці та навіть частини серця. Миші ж здатні частково регенерувати кінчики пальців, що робить їх особливо важливими для досліджень, пов’язаних із людиною.

Дослідники виявили, що у всіх трьох видів під час регенерації активуються одні й ті самі гени — SP6 та SP8. Саме вони запускають процеси, які допомагають тканинам правильно відновлюватися після пошкодження. Вчені вважають це дуже важливим відкриттям, оскільки воно свідчить про існування спільної «генетичної програми» регенерації у різних тварин. А це означає, що подібні механізми можуть частково зберігатися і в людському організмі.

«Існують універсальні генетичні програми, які стимулюють регенерацію у дуже різних організмів», — пояснив біолог Джош Каррі з Університету Вейк-Форест. За словами вчених, це відкриває новий напрямок для регенеративної медицини. Раніше ми вже писали про сучасні технології генної інженерії, які можуть змінити медицину майбутнього. Нове дослідження демонструє, що регенерація тканин може стати однією з найперспективніших сфер таких технологій.

Як CRISPR допоміг знайти ключові гени

Щоб перевірити роль SP8 у регенерації, дослідники використали технологію CRISPR. За допомогою редагування генів вони видалили SP8 із геному аксолотлів. Результат виявився дуже показовим — саламандри більше не могли нормально відрощувати кістки кінцівок. Подібні проблеми виявили і у мишей, коли гени SP6 та SP8 були відсутні.

Це стало одним із найсильніших доказів того, що SP-гени є критично важливими для регенерації. Вчені також помітили, що ці гени впливають на сигнальні молекули, які керують ростом тканин. Однією з них є білок FGF8, який відіграє важливу роль у розвитку кінцівок. Саме ця молекула стала наступним кроком дослідження.

Лабораторія пластичного хірурга Девіда Брауна створила спеціальну вірусну генну терапію, яка доставляла FGF8 у пошкоджені тканини мишей. Терапія частково відновила ріст кісток у пальцях та повернула деякі регенеративні здібності. Це стало одним із перших прикладів того, як відкриття у саламандр вдалося застосувати до ссавців. І хоча до повноцінної регенерації людських кінцівок ще дуже далеко, результати виглядають надзвичайно перспективними.

Чи зможуть люди одного дня відрощувати кінцівки

Поки що людський організм не здатний природним чином відрощувати руки чи ноги. Проте вчені вважають, що деякі механізми регенерації у людей все ж збереглися. Наприклад, маленькі діти іноді можуть частково відновлювати кінчики пальців, якщо пошкодження не зачепило нігтьове ложе. Саме це дає науковцям надію, що регенеративні програми можна буде «перезапустити».

Дослідники наголошують, що робота перебуває лише на ранньому етапі. Попереду ще роки експериментів та перевірок безпечності таких методів. Але вже зараз наука поступово переходить від ідеї протезів до концепції справжнього відновлення живих тканин. І це може кардинально змінити майбутнє медицини.

Сьогодні вчені тестують різні підходи до регенерації — від стовбурових клітин до біоінженерних каркасів. Новий метод генної терапії може стати ще одним важливим інструментом у цьому напрямку. Раніше ми також розповідали про дослідження стовбурових клітин та відновлення органів, які вже сьогодні змінюють уявлення про можливості медицини. У майбутньому всі ці технології можуть працювати разом.

Чому це відкриття важливе

За даними дослідників, щороку у світі відбувається понад мільйон ампутацій через травми, діабет, інфекції та судинні захворювання. І ця цифра продовжує зростати через старіння населення та поширення хронічних хвороб. Саме тому регенеративна медицина вважається одним із найважливіших напрямків сучасної науки. Відновлення живих тканин могло б дати людям значно більше, ніж навіть найсучасніші протези.

Нове дослідження також демонструє силу співпраці між різними галузями біології. Вчені об’єднали дослідження саламандр, риб та ссавців, щоб знайти спільні механізми регенерації. Саме такий міждисциплінарний підхід сьогодні дедалі частіше приводить до найбільших проривів у науці. І, можливо, саме він одного дня допоможе людям отримати здатність відновлювати втрачені частини тіла.

Цікаві факти

• Аксолотлі можуть відрощувати цілі кінцівки багато разів протягом життя.
• Даніо реріо здатні регенерувати серце та спинний мозок.
• Люди іноді можуть частково відновлювати кінчики пальців.
• Технологія CRISPR дозволяє точково змінювати ДНК організмів.
• Гени SP6 та SP8 виявилися спільними для дуже різних видів тварин.

Що це означає

Нове дослідження стало важливим кроком до створення майбутньої регенеративної медицини. Вчені вперше змогли показати, що одні й ті самі гени керують відновленням тканин у різних видів тварин. Це дає надію, що подібні механізми можна буде активувати і в людському організмі. І хоча до справжнього «відрощування» кінцівок ще далеко, наука вже починає розуміти, як природа вирішує це завдання.

FAQ

Що таке SP-гени?

Це гени SP6 та SP8, які відіграють важливу роль у регенерації тканин і кісток.

Чому аксолотлі можуть відрощувати кінцівки?

Їхній організм активує спеціальні генетичні програми, які запускають відновлення тканин.

Чи можуть люди мати подібні здібності?

Поки що ні, але вчені вважають, що деякі механізми регенерації у людей частково збереглися.

Як у дослідженні використовували CRISPR?

Технологія допомогла вимкнути SP8 у аксолотлів та перевірити його роль у регенерації.

Вчені наблизилися до відновлення людських кінцівок завдяки генам аксолотлів з’явилася спочатку на Цікавості.

cikavosti.com