Учені з'ясували, що люди можуть відновлювати кінцівки: у тілі є необхідні компоненти

Аксолотлі — це личинки деяких земноводних під назвою амбістоми. Особливість аксолотля полягає в тому, що він досягає статевої зрілості і стає здатним до розмноження, не перетворившись на дорослу форму. Аксолотлі відомі своєю здатністю відрощувати практично будь-яку частину тіла, відкушену хижаком, але причина цієї регенерації досі залишалася загадкою. Виявляється, ретиноєва кислота і фермент CYP26B1 беруть активну участь у відновленні втрачених кінцівок. Вчені вважають, що технології, натхненні аксолотлями, можуть допомогти людям відновлювати свої кінцівки, адже у нас є все необхідне для цього. Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications, пише Popular Mechanics.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Чудеса регенерації

Аксолотлі можуть втратити практично будь-яку частину тіла, навіть мозок і внутрішні органи, і повністю відновити її. Довгий час вчені не знали, яким чином відбувається регенерація кінцівок у цих земноводних, але тепер її манізм розкрито.

Позиційна пам'ять означає, що аксолотль якимось чином знає, чи потрібно йому відрощувати втрачену лапу. Це вже було відомо як основний механізм регенерації хребетних, але вчені виявили, що він починається з ретиноєвої кислоти та ферменту CYP26B1. Жодна з цих хімічних речовин не є винятковою для аксолотлів. Вони також є в організмі людини.

Коли хижак відкушує лапу або будь-що ще в аксолотля, ретиноєва кислота синтезується в середньому шарі шкіри і поширюється в зачаток кінцівки. Це допомагає створювати фібробласти, які є клітинами сполучної тканини у людей, але регенеративними клітинами у цих істот.

Фібробласти утворюють бластему, або клітини-попередники кінцівок, які потім ростуть і диференціюються, щоб відтворити певну відсутню кінцівку. Бластема відображає поведінку зачатків кінцівок у дорослих аксолотлів, які були травмовані, а позиційна інформація обмінюється між стовбуровими клітинами в бластемі та іншими клітинами в цій зародковій кінцівці, щоб гарантувати, що відповідні тканини регенеруються там, де вони повинні рости.

Люди можуть відрощувати кінцівки, але потрібно розібратися з процесом

Ген Hoxa13 активує фермент CYP26B1, який розщеплює ретиноєву кислоту там, де вона не потрібна, і використовує її для створення шаблону для нової кінцівки. Це розщеплення визначає, скільки ретиноєвої кислоти міститься в місці ампутації, а відтак — положення та структуру кінцівки, що відростає заново. Вищий рівень ретиноєвої кислоти активує ген Shox, який водночас дає вказівки для виробництва білка, що регулює роботу інших генів, і бере участь у формуванні скелета.

Як з'ясували вчені, при порушенні цього процесу можуть виникнути такі дефекти, як аномалії скелета. Підвищення рівня ретиноєвої кислоти в лапі аксолотля призвело до того, що в нього виросла не просто інша лапа, а абсолютно нова кінцівка. Усунення гена Shox за допомогою технології CRISPR-Cas9 призвело до появи нормальних лап, але з кістками, які не затверділи належним чином. Це також відбувається у людей з мутаціями гена Shox, кажуть учені.

Дивно, але аксолотлі відновлюють кінцівку в тій самій формі, яку вона мала до ампутації. Деякі інші тварини, що регенерують, наприклад, ящірки, можуть відрощувати хвіст, але в більш простій формі.

Учені кажуть, що потрібно набагато більше досліджень, щоб передати цю здатність людям, але необхідні інгредієнти в тілі людини вже є. Для того, щоб майбутні технології допомогли відрощувати кінцівки людям, потрібно з'ясувати, що відбувається всередині клітин бластеми під час регенерації, і які частини цих клітин є мішенню для ретиноєвої кислоти.

За словами авторів дослідження, якщо вийде змусити наші фібробласти прислухатися до цих регенеративних сигналів, то вони зроблять все інше, адже вони знають, як створити кінцівку.

Як уже писав Фокус, паралізовані кінцівки людини знову зможуть рухатися. Ледь вловима думка тепер може прокотитися по хребту, викликаючи рух у паралізованих кінцівках, які раніше не підкорялися командам мозку. Ця концепція, яка колись належала до галузі наукової фантастики, стає все ближчою до реальності завдяки новому дослідженню вчених.