Аксолотлі відрощують собі втрачені кінцівки та органи. У людей для цього також є все необхідне

Аксолотлі – це земноводні, які стають статево зрілими та здатними до розмноження, не змінюючи при цьому свою форму на форму дорослих особин. Ці незвичайні тварини можуть втратити будь-яку свою частину тіла і повністю її відновити, навіть мозок та внутрішні органи. Учені з’ясували, що людський організм також має все необхідне, аби мати змогу відростити втрачену кінцівку, пише Popular Mechanics.

Так, молекулярний біолог Джеймс Монаган з Північно-Східного університету зробив прорив, який дозволив визначити рушійну силу регенерації. Так звана позиційна пам’ять означає, що аксолотлі розуміють, йому потрібно відростити тільки втрачений палець чи цілу руку. Основний механізм регенерації хребетних вже був відомий. Однак Монаган виявив, що починається цей процес з ретиноєвої кислоти та ферменту CYP26B1, який розщеплює ретиноєву кислоту. Обидві ці речовини містяться і в організмі людини. 

Просто аксолотлі можуть використовувати їх по-різному. Більші кінцівки в проксимальних ділянках, ближчих до тіла, такі як руки, містять більше ретиноєвої кислоти та менше CYP26B1. А в менших ділянках, віддалених від тіла, таких як кисті рук, ретиноєвої кислоти менше, а CYP26B1 більше.

«Регенеруючі кінцівки зберігають свою проксимально-дистальну (PD) позиційну ідентичність після ампутації. Ця позиційна ідентичність генетично кодується генами PD-патернування, які дають вказівку бластемним клітинам регенерувати відповідний PD-сегмент кінцівки», — заявив Монаган і його команда в дослідженні, нещодавно опублікованому в журналі Nature Communications.

Коли аксолотль втрачає кінцівку, ретиноєва кислота синтезується в середньому шарі шкіри та поширюється до зачатка цієї кінцівки. Це допомагає генерувати фібробласти – регенеративні клітини аксолотлів, які у людей є клітинами сполучної тканини. Фібробласти утворюють бластему, або клітини-попередники кінцівок, які потім ростуть і диференціюються, щоб відтворити конкретно відсутню кінцівку. Бластема віддзеркалює поведінку зачатків кінцівок, які ростуть у міру розвитку ембріона. При цьому як в ембріонах, так і в дорослих аксолотлях, які отримали травми, між стовбуровими клітинами в бластемі та іншими клітинами у зародковій кінцівці відбувається обмін інформацією про положення, щоб забезпечити регенерацію відповідних тканин там, де вони повинні рости.

Ген Hoxa13 активує CYP26B1, який розщеплює ретиноєву кислоту там, де вона не потрібна, і використовує її для створення шаблону регенеруючої кінцівки. Це розщеплення визначає, скільки ретиноєвої кислоти знаходиться в місці ампутації, а отже, і положення та структуру кінцівки, що відростає. Вищі рівні ретиноєвої кислоти активують ген Shox — транскрипційний фактор, який дає вказівки щодо виробництва білка, що регулює діяльність інших генів і бере участь у формуванні скелета.

Як з'ясував Монаган, порушення цього процесу може призвести до таких дефектів, як аномалії скелета. Підвищення рівня ретиноєвої кислоти в руці аксолотля призвело до того, що у нього виросла не просто інша, а цілком нова рука. Видалення Shox за допомогою CRISPR-Cas9 призвело до появи нормальних рук, але коротких і з кістками, які не затверділи належним чином. Це також відбувається у людей з мутаціями Shox.

Особливо дивовижним у аксолотлів є те, що вони відновлюють кінцівку точнісінько такою, як вона була до ампутації. Деякі інші тварини, що відновлюються, наприклад ящірки, можуть відростити кінець відсутнього хвоста, але в простішій формі, ніж оригінальний. 

Щоб перенести цю здатність на людей, потрібно провести ще багато досліджень, але матеріали для цього є. У найближчому майбутньому може стати можливим навіть загоєння ран без рубців. Щоб це майбутнє стало реальністю, дослідники повинні з'ясувати, що відбувається всередині бластемних клітин під час регенерації та на які частини цих клітин діє ретиноєва кислота.

«Якщо ми зможемо знайти способи змусити наші фібробласти реагувати на ці регенеративні сигнали, то вони зроблять все інше. Вони вже знають, як створити кінцівку, тому що, як і саламандра, вони робили це під час розвитку», – зазначив Монаган у пресрелізі.

Раніше повідомлялося, американська біотехнологічна компанія LyGenesis почала клінічне випробування інноваційного методу розробки «альтернативної» печінки для людей, у яких відмовляє власна та яким з різних причин не можуть пересадити донорську – переважно таке трапляється через дефіцит донорських органів. «Мініпечінку» вирощують у лімфатичному вузлі у верхній частині живота пацієнта з печінковою недостатністю.