Мечта о том, чтобы человеческий организм мог восстанавливать утраченные ткани так же эффективно, как некоторые животные, приближается к реальности. Ученые сделали прорывной шаг в этом направлении, обнаружив универсальные генетические механизмы регенерации и успешно протестировав первую экспериментальную терапию.

Детали исследования, опубликованные в авторитетном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, описывают, как биологи смогли «взломать» природные коды восстановления тканей, объединив усилия трех независимых лабораторий.

Сравнение биологических суперсил

Для поиска закономерностей исследователи сравнили три принципиально разных организма, каждый из которых обладает уникальными способностями к регенерации:

  • Мексиканский аксолотль: эта саламандра считается абсолютным чемпионом по восстановлению. Она способна заново отращивать лапы, хвост с фрагментами спинного мозга, а также восстанавливать части сердца, мозга, легких и челюстей.
  • Рыбка данио-рерио (zebrafish): обладает способностью многократно и без потерь восстанавливать хвостовые плавники, сетчатку глаза, позвоночник, почки и поджелудочную железу.
  • Лабораторные мыши: как ближайшие родственники человека среди млекопитающих, они способны полностью регенерировать кончики пальцев, если ногтевое ложе остается нетронутым.

Интересно, что подобная скрытая способность есть и у людей: при аналогичных условиях в пучках пальцев человека могут заново отрастать кожа, кость и мягкие ткани.

Открытие ключа к регенерации

Анализируя защитный слой (эпидермис) всех трех видов во время процесса заживления, команда под руководством профессора Джоша Кюри обнаружила общую закономерность. Клетки кожи в зоне поражения начинают активно производить группу так называемых SP-генов, включая ключевые факторы SP6 и SP8.

Чтобы доказать решающую роль этих генов, исследователи применили технологию генетического редактирования CRISPR. Результаты были однозначными:

  • Когда из генома аксолотля искусственно удалили ген SP8, ампутированные лапы саламандры утратили способность формировать правильную костную структуру.
  • У мышей, лишенных одновременно факторов SP6 и SP8, восстановление пальцев полностью заблокировалось.

Первая успешная терапия

Опираясь на эти данные, лаборатория пластической хирургии Дэвида Брауна в Университете Дюка разработала специальный облачный энхансер на основе генетического материала данио-рерио. На его базе была создана вирусная генная терапия.

Этот лечебный вирусный вектор доставляет непосредственно в ткани молекулу FGF8 — белок фактора роста, который в обычных условиях активируется геном SP8. Результаты эксперимента оказались поразительными: терапия позволила частично восстановить рост костной ткани на поврежденных пальцах мышей даже при полном отсутствии оригинальных генов регенерации.

Перспективы для медицины

Хотя организм взрослого человека пока не имеет естественных механизмов для масштабного выращивания утраченных органов, это исследование стало первым успешным доказательством концепции (proof of principle). Оно демонстрирует, что искусственно созданные препараты способны заменить собой специфический «регенеративный эпидермис» и заставить человеческие клетки действовать по сценарию саламандры.

Ученые подчеркивают, что впереди годы клинических испытаний и дополнительных тестирований, прежде чем технологию можно будет применить к человеческим конечностям. Тем не менее, разработка новаторского генетического метода уже сейчас создает мощный фундамент. В будущем он дополнит и усилит другие передовые медицинские направления, такие как стволовая терапия и биоинженерные каркасы.