Учёные из Техасского университета A&M доказали, что клетки млекопитающих способны запускать процесс регенерации утраченных частей тела, если им «подсказать» правильные химические сигналы. В эксперименте на мышах исследователи смогли заставить фибробласты вместо образования рубца формировать структуру, похожую на бластему — зачаток новой ткани, с помощью которого саламандры и морские звёзды отращивают потерянные конечности.
Полноценной регенерации пальца пока не получилось, но сам факт, что млекопитающие в принципе способны на такой путь заживления, открывает новые перспективы в лечении тяжёлых травм и ампутаций.
Как обычно заживают раны у млекопитающих
При повреждении тканей у млекопитающих запускается быстрый процесс заживления: тромбоциты формируют сгусток, иммунные клетки очищают рану, а фибробласты активно размножаются и закрывают повреждение, вырабатывая жёсткий коллаген и фибронектин. В итоге образуется рубец — быстро и надёжно, но без восстановления сложных структур (костей, связок, сухожилий в нужной форме).
Этот путь эволюционно выгоден для выживания, но он блокирует регенерацию. У животных, способных отращивать конечности, вместо рубца формируется бластема — скопление недифференцированных клеток, которые затем превращаются в нужные ткани.
Что сделали учёные в эксперименте
Исследователи под руководством Кена Мунеоки (Ken Muneoka) ампутировали пальцы у мышей и применили к культям фактор роста фибробластов 2 (FGF2). В результате на месте раны образовалась ткань, похожая на бластему. Клетки пока не превратились в полноценные кожу и кость, но сам факт образования такой структуры показал: путь к регенерации у млекопитающих не закрыт полностью.
Затем учёные добавили ещё один сигналф — костный морфогенетический белок 2 (BMP2) с помощью специальной микрогранулы. Бластема ответила ростом новой костной ткани, связок и сухожилий. Это уже не просто рубец, а попытка восстановить сложные структуры.
«Клетки могут двигаться в двух направлениях: либо образовывать рубец, либо бластему. Наше исследование было направлено на то, чтобы перенаправить поведение уже имеющихся в ране фибробластов», — объяснил Мунеока.
Почему это важно
Эксперимент показал, что даже у млекопитающих можно «переключить» процесс заживления с рубцевания на регенеративный путь с помощью правильной последовательности сигналов. Это открывает возможность в будущем уменьшать образование грубых рубцов после тяжёлых травм и частично восстанавливать функциональность повреждённых участков.
Пока до отращивания полноценных пальцев или конечностей ещё далеко — требуется сложная координация роста разных тканей в правильной форме. Но фундаментальный вопрос, который задавали ещё со времён Аристотеля («почему одни животные регенерируют, а другие — нет»), получил важный новый фрагмент ответа.
Учёные планируют глубже изучить, как именно факторы роста FGF2 и BMP2 влияют на поведение клеток и как можно усилить и скоординировать процесс регенерации. В перспективе это может привести к новым терапевтическим подходам, при которых во время заживления ран будут использоваться биологические сигналы, способствующие восстановлению тканей вместо рубцевания.
Работа опубликована в журнале Nature Communications.
