В ДНК найден ген, блокирующий регенерацию человека

Как его «выключить» и позволить организму «вспомнить», как самостоятельно восстанавливать себя, – над этим работают ученые

Что мы знаем о регенерации? Пожалуй, то, что у ящериц отрастают потерянные хвосты, у инопланетян в фантастических романах и фильмах – вообще все, что угодно. А вот у людей нет. Но действительно ли эта способность недоступна для человека?
До недавнего времени считалось, что регенерация, происходящая после повреждения или утраты какой-либо части тела, в процессе эволюции была утеряна практически всеми живыми организмами, кроме некоторых низших существ, включая амфибий. Хотя еще в середине XX века группой советских ученых под руководством доктора биологических наук профессора Л.В.  ПОЛЕЖАЕВА (Институт общей генетики АН СССР) проводились исследования по регенерации костей свода основания черепа у животных и людей. Причем область дефекта у подопытных достигала двадцати квадратных сантиметров. Опыты прошли  успешно, и разработки нашли практическое применение. Края пробоины засыпались измельченной костной тканью, что вызывало процесс регенерации, в ходе которого происходило восстановление поврежденных участков.

В 80-е годы XX  века в  СССР в  Институте эволюционной экологии и морфологии животных им. Северцева АН СССР, в лаборатории доктора биологических наук, профессора А.Н.  СТУДИТСКОГО проводились эксперименты с использованием измельченного мышечного волокна, которое пересаживалось в поврежденный участок и, восстанавливаясь, постепенно заставляло регенерировать нервные ткани. Были сделаны сотни успешных операций на человеке.
Ученые из Университета Тафтса (США) установили, что для процесса восстановления отрезанного или откушенного хвоста головастикам необходима… лишь поваренная соль (NaCl). Выяснилось, что если посыпать ею ранку, хвост отрастает гораздо быстрее, притом даже в том случае, если рубцовая ткань (шрам) уже успела образоваться. А вот отсутствие ионов натрия блокирует процесс регенерации. Конечно, людям посыпать раны солью не следует, это просто еще одна наводка от природы для специалистов.
Стоит вспомнить произошедший в начале этого века так называемый «Случай Спивака» – формирование фаланги пальца у шестидесятилетнего мужчины после обработки обрубка «особым порошком». Это вещество, которое доктор медицинских наук, профессор хирургии из Института Мак-Гоуэна Стивен Ф. БАДИЛАК называет внеклеточной матрицей, состоит из тканей внутренней оболочки мочевого пузыря свиньи. Его помещают в кислоту, затем сушат и хранят в виде пластин или порошка. Доктор Бадилак объясняет эффект так: «В организме человека вырабатываются разные виды сигналов. Одни способствуют заживлению и образованию шрамовой ткани, другие – регенерации тканей. В упрощенном виде внеклеточную матрицу можно представить следующим образом: мы убираем большую часть сигналов для образования шрамовой ткани и оставляем те сигналы, которые стимулируют конструктивное восстановление».
Фаланга у Ли Спивака выросла за месяц. «Палец полностью подвижен, и в нем есть чувствительность», – подтверждал он.
Безусловно, в этом методе существует много неизвестных науке слагаемых. Есть риск, что применение матрицы может стимулировать рост канцерогенных опухолей. Тем не менее врачи не исключают, что в «волшебном порошке» таится удивительный медицинский потенциал.

Многие специалисты считают, что регенеративную функцию можно восстановить с помощью стволовых клеток (особенно эмбриональных). Ведь на определенном этапе развития организм знает, как «себя починить», но этап этот очень короткий (он заканчивается после начальной стадии развития эмбриона). В настоящее время ученые всего мира пытаются найти ответ на вопрос, можно ли разбудить это ценное «знание о саморегенерации» в мозгу взрослого человека и заставить его снова работать.
Стволовые клетки в организме взрослого человека содержатся в очень маленьком количестве и располагаются в нижнем отделе позвоночника. Это уникальные клетки, с их помощью зарождался, а затем строился и развивался организм будущего маленького человечка.
Первые восемь из них, образовавшиеся в результате оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, это первородные стволовые клетки. Ученые выяснили, что для того, чтобы активизировать их воспроизводство, нужно запустить особое вихревое поле, которое и будет стимулировать этот процесс. При активном производстве клеток организм человека начнет регенерацию. Это и есть заветная мечта ученых и специалистов восстановительной хирургии.
Если они научатся «будить» стволовые клетки и управлять этим процессом, то это будет одним из величайших открытий человечества. Данные знания сильно повлияют на работу абсолютно всех областей клинической медицины, позволив «заменять», в прямом смысле этого слова, негодные, мертвые органы и части тела на здоровые и эффективно восстанавливать повреждения за счет роста тканей и костей самого пациента.
Есть данные, что объединенная группа ученых из Японии и США смогли «разбудить» стволовые клетки мыши и отрастили большую часть конечности, равную длине среднего человеческого пальца. Они выяснили, что стволовые клетки расположены по всему телу млекопитающего, они размножаются и становятся теми клетками, которые в данный момент наиболее нужны организму для благополучного функционирования.

О существовании гена, который препятствует регенерации, специалисты Института «Уистар» (Филадельфия) узнали почти случайно, когда начали проводить опыты, связанные с аутоиммунными нарушениями. В них участвовал особый вид мышей, обладающих, как оказалось, мощными регенерационными способностями. В 1999 году исследователи заметили, что отверстия в ушах, проделанные в процессе экспериментов, у них зарастали полностью без следа. Ученые установили, что клетки этих грызунов естественным образом мутировали так, что ген p21 стал не активным.
Обычно у мышей, как и у других млекопитающих, на месте поврежденных участков тела образуются рубцы. Однако у грызунов, у которых был блокирован ген р21, в этих местах формировалась характерная для процесса регенерации клеточная структура – бластема, представляющая собой скопление неспециализированных клеток, которые способны трансформироваться в ткани восстанавливаемого органа. При этом эксперты отмечают, что клетки подопытных мышей начинают вести себя как стволовые эмбриональные клетки, а совсем не так, как обычные клетки взрослых млекопитающих.
«В нормальных клетках ген р21 выступает в качестве блокиратора, тормозящего клеточный цикл в тех случаях, когда происходит повреждение ДНК, предотвращая тем самым, как принято считать, деление и превращение нормальных клеток в раковые, – объясняет профессор Института медицинских исследований имени Ланкенау Эллен ХЭБЕР-КАТЦ. – У мышей, у которых не работает этот ген, мы были готовы увидеть ожидаемый рост числа раковых клеток, но, к нашему удивлению, никакого развития раковых опухолей не обнаружили».

Ученые рассчитывают, что в будущем появится возможность временно «отключать» этот ген у людей. Причем локально – в области раны на период лечения. Этого можно достичь благодаря местному введению лекарств, что, кстати, минимизирует количество возможных побочных эффектов.
Правда, сами исследователи говорят лишь о временном отключении этого гена с целью ускорения регенерации: «В данный момент мы только начинаем понимать все последствия наших открытий, но, возможно, когда-нибудь мы сможем ускорять исцеление людей, временно инактивируя ген p21».

Братья меньшие

Змей Горыныч – это не выдумка?
До последнего времени считалось, что способностью к регенерации наделены только низшие виды живых существ. Почему же на каком-то этапе эволюции это свойство пропало? Или это не так?
Весьма вероятно, что образы русского Змея Горыныча с его «отрастающими» головами, а также Медузы Горгоны появились не просто так. Возможно, их прообразами стали вполне реальные существа – например, тритоны (вид хвостатых амфибий, которые считаются одними из самых древних животных на Земле). Их особенностью является способность к регенерации – отращиванию поврежденных или потерянных («скинутых» при бегстве) хвостов, а также лап и челюстей. Более того, у них восстанавливаются и глазные ткани, и поврежденное сердце, и спинной мозг. Именно поэтому их постоянно используют в лабораториях научных институтов и на космических станциях.

Этими же свойствами обладают и многие другие существа. Так, например, рыбки данио рерио (вид пресноводных лучеперых рыб семейства карповых черно-белого окраса), длиной всего в 2-3 см, способны регенерировать вырезанные хирургами в процессе опытов части плавников, глаза и даже клетки собственного сердца. То же можно сказать и о некоторых других видах рыб. К ним относятся скалярии и рыбки килли, которых нередко называют «аквариумными щучками».
Способны к регенерации крабы и раки, «умеющие» отращивать утраченные клешни, а также улитки, выращивающие новые «рожки» с глазами. А у морских звезд из оторванного луча, как из черенка, может вообще развиться новая особь.

Но абсолютным чемпионом по регенерации безусловно является червь плосковик (или планария). Если его перерезать пополам, то на одной половинке тела вырастает недостающая голова, а на другой – хвост, то есть образуются две совершенно самостоятельные жизнеспособные особи. Мало того, у них возможна регенерация в продольном направлении. А если на переднем и заднем концах червя сделать вдоль него надрезы и не давать им срастаться, то со временем может появиться фантастическое существо – двухголовая и двухвостая планария. Самое поразительное, что даже из крохотной части тела этого червя получается новое кишечнополостное.

Из опыта медицины
У мальчика отрос пальчик
Регенерация так же присуща человеку, как и любым другим творениям природы. Конечно, руки и ноги у людей не отрастают, но в иных масштабах она есть, просто мы к ней привыкли и не замечаем.

Чего уж проще – в коже непрерывно происходит процесс омертвления клеток эпидермиса, их отторжения и замены новыми. Она способна бесследно переносить и более серьезные повреждения. Например, при небольших царапинах, ожогах и обморожениях наша «оболочка» восстанавливается за небольшой промежуток времени. Так же обстоит дело с регенерацией слизистых оболочек носа, вообще дыхательных путей, желудка и кишечника.
При переломах костей, если правильно их «сложить» (или совместить их обломки) и зафиксировать с помощью шины или гипсовой повязки, спустя некоторое время на этом месте возникнет костная мозоль (соединительная ткань, образующаяся в месте перелома). Спустя примерно год она становится обычной костью – с каналом, наполняющимся костным мозгом, проходящими через нее сосудами, надкостницей и т. п.
Чемпион по регенерации среди внутренних органов – печень. Даже в том случае, когда после обильного кровотечения из-за ДТП или драки человеку удаляют до 85 процентов этого органа, он за несколько недель полностью вырастает до прежних размеров.
Распространенная поговорка о нервных клетках, которые не восстанавливаются, далека от истины. Даже после перерезки крупных нервов, вроде седалищного, нервные волокна из ближней, неповрежденной части нервного ствола начинают прорастать в поврежденную часть. Правда, это происходит не всегда, и если после трех лет чуда не произошло, то ожидать его уже не приходится.

Естественно, что процессы регенерации эффективнее «работают» в молодых организмах – особенно у детей. Происходят с ними и более чудесные вещи.
Так, в Англии в начале 70-х годов прошлого века подростку ампутировали верхнюю фалангу пальца и из небрежности не зашили рану лоскутом кожи. Когда хирург обнаружила упущение, то с удивлением заметила, что кончик пальца регенерирует сам по себе. Изучая подобные случаи, к 1974 году она задокументировала несколько сотен регенерировавших кончиков пальцев у детей моложе 11 лет. Клинические исследования других врачей подтвердили, что при потере первой фаланги кончиков пальцев до первого сустава недостающая часть восстанавливается в течение трех месяцев, причем с крепким ногтем и обычными отпечатками.



подпишитесь на нас в Дзен