Отрубленная рука могла бы вырасти заново — тело знает как, но намеренно выключает этот механизм

Человеческий организм теоретически способен запускать процессы, сравнимые с регенерацией утраченных конечностей. Ученые все чаще находят подтверждения тому, что этот потенциал не исчез, а лишь временно блокируется на определённом этапе развития. Новое исследование французских специалистов проливает свет на причины этого феномена и приближает науку к пониманию скрытых возможностей тела. Об этом сообщает издание PNAS.

Почему регенерация возможна не у всех

В природе способность к восстановлению утраченных частей тела встречается гораздо чаще, чем у человека. Рыбки данио способны отращивать плавники и внутренние органы, морские звезды — утраченные лучи, а саламандры и аксолотли — хвосты, конечности и даже фрагменты сердца. У млекопитающих такие механизмы почти полностью утрачены и проявляются лишь в исключительных случаях. Наиболее известные примеры — ежегодное обновление рогов у оленей и восстановление поврежденных тканей ушей у кроликов.

Исследователи давно подозревали, что дело не в отсутствии "нужных" клеток, а в том, что взрослый организм больше не запускает определённые программы восстановления. Современные работы в области регенеративной медицины, включая исследования переноса митохондрий и тканевого обновления, лишь усиливают этот интерес, как это показано в материале о регенерации тканей.

Короткое окно возможностей

Команда ученых из Inserm, Университета Монпелье и университетской клиники CHU Montpellier работала в рамках программы "Биотерапия и биопродукция инновационных методов лечения" (BBTI). Результаты были опубликованы в журнале PNAS. В центре экспериментов оказались эмбрионы мышей и формирование зачатков передних конечностей.

Выяснилось, что способность к регенерации существует лишь в узком временном диапазоне — между 10,5 и 12,5 днями после оплодотворения. Именно в этот момент зачатки конечностей только начинают формироваться. Если ампутация происходила на 10,5-й день, ткань начинала восстанавливаться уже в течение суток. Однако аналогичное вмешательство спустя всего два дня полностью лишало эмбрион способности к регенерации.

Роль клеток нервного гребня

Ключевым элементом процесса оказались клетки нервного гребня — временная эмбриональная структура, характерная для всех позвоночных, включая человека. Эти клетки формируются на ранних этапах развития и затем мигрируют, давая начало различным тканям, включая элементы скелета и нервной системы.

В ходе эксперимента клетки нервного гребня начинали перемещаться к месту ампутации уже через три часа. Там они участвовали в образовании бластемы — скопления незрелых клеток, из которых формируется новая ткань. Если же эти клетки отсутствовали, регенерация не происходила. При этом пересадка аналогичных клеток позволяла восстановить процесс, что подчёркивает их решающую роль.

Гены, которые запускают отрастание

Дополнительные данные ученые получили с помощью ДНК-микрочипов, анализирующих активность тысяч генов одновременно. Оказалось, что в процессе регенерации повторно активируются гены BMP4 и FGF8. Эти гены работают на эмбриональной стадии формирования конечностей, но в обычных условиях остаются неактивными после ампутации.

Также исследователи зафиксировали активность генов WNT1 и FOXD3, характерных для клеток нервного гребня. Их работа приходится на период между 8 и 10 днями после оплодотворения — именно тогда формируются зачатки конечностей. Похожие принципы лежат в основе современных разработок в области восстановления нервных тканей, включая подходы с использованием биоразлагаемых имплантов.

Что это значит для человека

Ранее ученые уже находили участие клеток нервного гребня в восстановлении хвостов у тритонов и кончиков пальцев у эмбрионов мышей. Новая работа французских исследователей предлагает целостное объяснение того, почему взрослые млекопитающие теряют способность к регенерации. Клетки сохраняются, но утрачивают способность повторно активировать гены, работавшие на эмбриональной стадии.

Теперь перед наукой стоит следующий шаг — понять, действуют ли аналогичные механизмы у человека. Это необходимо для более глубокого понимания регенерации тканей и оценки перспектив терапевтической активации этих процессов. Речь идет не о фантастике, а о долгосрочной цели — восстановлении биологических тканей и утраченных функций за счет собственных ресурсов организма.