Посилена регенерація у людини

Зараз багато говорять про вирощування окремих органів поза організмом і прирощення їх замість втрачених. Але, можливо, є спосіб краще - просто відновлювати або, висловлюючись по-науковому, регенерувати свої органи?

В принципі, людина частково наділена цим даром. Наші порізи заростають завдяки регенерації шкіри. Кров теж регенерується. Але хочеться більшого. Причому мріють про це не тільки прості обивателі, але і вчені.

Скажімо, співробітники Лабораторії проблем регенерації Інституту біології розвитку РАН, якою керує доктор біологічних наук Віктор Міташов, давно розробляє різні методи відновлення кістки і нервових тканин людини, а останнім часом і сітківки ока. Взагалі-то нижчі організми частіше здатні до регенерації, ніж більш високоорганізовані.

Так, серед безхребетних набагато більше видів, здатних відновлювати втрачені органи, ніж серед хребетних, але лише у деяких з них можлива регенерація цілої особини з невеликого її фрагмента. Такі примітивні тварини, як гребінники і коловратки, практично не здатні до регенерації, а у набагато більш складних ракоподібних і амфібій ця здатність добре виражена.

Особливо дивовижна здатність до регенерації у губок. Вчені поставили незвичайний експеримент; продавили тіло дорослої губки через сітчасту тканину і відокремили всі фрагментики один від одного.

Виявилося, що якщо потім помістити ці маленькі шматочки у воду і гарненько перемішати, повністю зруйнувавши всі зв'язки між ними, то деякий час по тому вони почнуть поступово зближуватися і врешті-решт возз'єднаються, утворивши цілу губку, схожу з колишньою. У цьому бере участь свого роду «впізнавання» на клітинному рівні.

Ще один рекордсмен регенерації - стрічковий хробак, який здатний відтворити цілу особину з будь-якої ділянки свого тіла. Теоретично можливо, розрізавши одного хробака на 200 000 шматочків, отримати з нього в результаті регенерації стільки ж нових хробаків. А з одного променя морської зірки може відродитися ціла зірка.

Але більш відомий інший приклад - ящірки, які відрощують собі хвіст, і тритони, які можуть регенерувати очі, лапи і хвіст до шести разів.

На жаль, людина цієї безцінної властивості позбавлена. А чи не може сучасна наука допомогти нам оволодіти відповідними механізмами?

При перерахунку на життя людини процес відновлення подібний до тритонівського міг би зайняти у нас всього півроку. Однак розібратися до кінця, яким чином тритон за місяць відновлює око, дуже непросто. Вчені повторити його подвиги поки не можуть. Але вже стало ясно, як він і йому подібні, це роблять.

Почнемо з самого початку - з народження організму. Відомо, що в ході зародкового розвитку клітини будь-якого багатоклітинного організму проходять спеціалізацію. З одних виходять, наприклад, ноги, з інших, скажімо, мускули, жабри або очі. Так звані Дох-гени дають команду як всьому організму, так і конкретним органам розвиватися за певним планом - щоб не вийшло, що око виросте там, де повинна бути нога.

У мушки дрозофіли 8 Дох-генів, у жаби - 6, а у людини - 38. І з'ясувалося, що при регенерації тритон «згадує» своє ембріональне минуле, включаючи генетичну програму, яка активує Дох-гени і відновлює віддалені або пошкоджені тканини та органи.

Але око або хвіст повинен з чогось виникнути - не може ж він регенеруватися з повітря. У організму є два шляхи - напрацьовувати нові клітини, новий будівельний матеріал або користуватися тим, що залишилося після втрати органу.

З'ясувалося, що природа використовує обидва ці способи. «Цеглою» для регенерації служать ембріональні стовбурові клітини. Так називають клітини ембріона, які у своєму розвитку просто не доросли до стадії спеціалізації і, отже, здатні під впливом тих чи інших факторів перетворитися на клітини різних тканин і органів більш ніж двох сотень типів.

Причому при регенерації «старі» клітини тритону шляхом складних маніпуляцій перетворюються на схожі з ембріональними. З ними останнім часом пов'язано багато суперечок. Справа в тому, що для вчених головне джерело ембріональних стовбурових клітин - людські ембріони.

Біологи з великим ентузіазмом вивчають властивості ембріональних стовбурових клітин: адже в разі успіху ці клітини відкриють абсолютно нові можливості в хірургії і забезпечать відновлення тих чи інших органів. Якщо в результаті захворювання вийдуть з ладу якісь групи клітин, нехай навіть вузькоспеціалізованих, то буде можливість їх замінити.

І наші біологи в цих роботах зовсім не на останніх ролях. Скажімо, академік Російської академії природничих наук Леонід Полежаєв протягом десятиліть займався проблемою регенерації кісток склепіння черепа. Спочатку йому вдалося домогтися регенерації кісток черепа у собак і щурів. Потім спільно з медиками з Інституту нейрохірургії імені М. М. Бурденка АМН СРСР спробували відновлювати кістки черепа у хворих з травмами голови.

При цьому використовувалися кісткові тирси, які «спонукали» кістки людського черепа до регенерації. В результаті область травми повністю закривалася новою кісткою. За допомогою цієї методики було проведено понад 250 операцій.

Нещодавно група вчених з Токійського університету під керівництвом Макото Асашими культивувала в спеціальному розчині вітаміну А тисячі ембріональних стовбурових клітин, варіюючи концентрацію вітаміну. Низька концентрація активує гени, які контролюють розвиток очної тканини, тоді як висока концентрація запускає роботу генів, відповідальних за формування органу слуху.

Макото Асашима заявив, що таким чином ціле жаб'яче око можна отримати за п'ять днів. Подібним, але більш простим методом раніше були вирощені і успішно пересаджені жабі нові нирки. Тварина-реципієнт після цієї операції прожила місяць.

А фахівці токійського Університету Кейо опублікували звіт про успішний експеримент з використання стовбурових клітин людського ембріона для відновлення пошкоджених тканин спинного мозку у мавп. Як повідомив керівник робіт професор Хідеюкі Окано, вихідні стовбурові клітини були взяті у загиблого людського ембріона за згодою батьків і схвалення університетської ради з етики.

Потім ці клітини розмножили в живильному середовищі і підсадили п'ятьом мавпам (по 10 млн клітин кожної), у яких передні кінцівки були знерджені в результаті травми хребта. У одного примата всі опорно-рухові функції увійшли в норму вже через два місяці, а у решти процес відновлення триває.

У лабораторії Віктора Міташова успішно проведено досліди з відновлення ока тритону. А нині дослідники готуються до експериментів з вирощування сітківки ока людини.

Але ось про можливість вирощування цілого ока фахівці говорять обережно. Їх можна зрозуміти: занадто велика еволюційна прірва між тритоном і людиною. Але з іншого боку, механізми розвитку органів схожі, тому є надія, що коли-небудь біологам вдасться змусити травмовану людину, «впадаючи в дитинство», вирощувати потрібні органи - зуби, натомість випали, нові клітини печінки, нирок, підшлункової залози, нові м'язові тканини для серця, ураженого інфарктом міокарда.