Regenerarea ar putea regenera membrele umane Spectrul științei
Regenerare: membrele umane ar putea crește din nou?
Membrele unui triton sau salamandră pot fi mai mici și puțin alunecoase decât cele ale oamenilor. Cu toate acestea, în structura lor, acestea sunt similare: pielea din exterior și oasele, mușchii, ligamentele, tendoanele, nervii și vasele de sânge din interior, ținute împreună de o rețea liberă de celule ale țesutului conjunctiv, care conferă întregului un contur. Deci nimic interesant, s-ar crede - dar printre vertebrate, picioarele amfibianului cu coadă, care includ tritoni și salamandre, sunt ceva foarte special. Deoarece după o amputare, membrele cresc din nou complet, chiar și la animalele mature sexual.
Chiar și broaștele - următorul grup superior de vertebrate cu broaște și broaște - pot face acest lucru doar ca un mormol dacă își dezvoltă picioarele. Chiar și un embrion de mamifer își poate regenera într-o anumită măsură așa-numitele muguri de extremitate, dar această capacitate dispare cu mult înainte de naștere. Aproximativ vorbind, capacitatea de regenerare scade de obicei odată cu avansarea dezvoltării individuale și evolutive.
Cercetătorii s-au interesat mult timp de modul în care un amfibian cu coadă „inferioară” gestionează trucul creșterii unor părți complexe ale corpului pe tot parcursul vieții sale. Cum „secțiunea nou-dezvoltată a unui link„ știe ”cât de mult a fost pierdut și acum trebuie înlocuit? De ce pielea nu formează o cicatrice care sigilează cu siguranță butucul, de exemplu la oameni? Cum poate o salamandră să recurgă la programe embrionare atât de târziu pentru a-și crea un picior de la zero mereu? Răspunsurile la acest lucru apar acum. De îndată ce înțelegem cum funcționează această regenerare naturală, putem într-o zi - deci speranța - să o putem declanșa artificial și la oameni. La urma urmei, scopul valoros este să lase să crească din nou ceea ce lipsește dintr-o rană de amputare și să revoluționeze vindecarea altor leziuni mai mari.
Reacția țesutului uman la leziunile severe inițial diferă cu greu de cea a unui amfibian cu coadă, dar puțin mai târziu există abateri clare. La speciile noastre, cicatricile țesuturilor apar în cursul vindecării rănilor, ceea ce previne în cele din urmă regenerarea. Cu toate acestea, există indicații că organismul uman are încă potențialul de a restabili părți complexe ale corpului. Unul ar trebui să fie capabil să o atingă și să facă vindecarea rănilor umane mai amfibiană. Mai întâi am încercat să studiem cum se poate face acest lucru folosind exemplul experților în natură.
Dacă un amputat de coadă este amputat (în toate aceste experimente, animalele sunt anesteziate), vasele de sânge din butuc se contractă rapid pentru a menține pierderile de sânge la un nivel minim. Apoi celulele epidermice migrează peste suprafața tăiată și o acoperă rapid. În primele câteva zile după leziune, această așa-numită epidermă a plăgii se transformă într-un strat de celule semnal asemănător capacului, care este esențial pentru regenerarea cu succes. Între timp, unele dintre celulele sale producătoare sunt detașate de rețeaua țesutului conjunctiv și migrează de-a lungul suprafeței de amputare spre centrul plăgii. Acolo se înmulțesc și formează un blastem de regenerare - o acumulare nodulară de celule cu caracter de celule stem care servesc drept celule precursoare pentru noul picior viitor.
Un al cincilea picior
Un obiect de studiu clasic pentru aceasta este axolotl, un triton din dinți încrucișați. Cu ani în urmă, grupul Susan V. Bryant de la Universitatea California din Irvine a demonstrat că celulele blastemice ale animalului corespund celulelor mugurelui extremității embrionare. Aparent, regenerarea unui picior a fost practic o recapitulare a unui proces embrionar. În consecință, ambele procese ar trebui să se bazeze pe același program genetic. Și întrucât oamenii își dezvoltă și extremitățile în faza embrionară, și ei ar avea, în principiu, deja programele de bază necesare pentru regenerarea membrelor. Pe scurt: se părea că cercetătorii trebuiau să afle doar cum să inițieze formarea unui blastem după o amputare.
Exact asta a încercat unul dintre noi (Gardiner) acum câțiva ani împreună cu Tetsuya Endo la această universitate. Am ales o abordare foarte simplificată: în loc de suprafețe de amputare reale, în care un axolotl formează în mod natural un blastem, am presupus o mică rană a pielii pe picior care se vindecă de fapt prin regenerarea pielii. Ideea din spatele acestui lucru a fost că o astfel de rană inofensivă de salamandră seamănă cu leziunile de amputare la mamifere, întrucât în mod normal nu s-ar forma pe ea un membru nou. Cu axolotl, totuși, puteți crește un picior suplimentar, în caz contrar, are loc doar vindecarea simplă a rănilor, ceea ce ne-a permis să analizăm mai precis procesul de regenerare și cerințele sale.
La fel ca în cazul unei plăgi de amputare, zona mică și decupată a pielii de pe picior a fost rapid acoperită și sigilată de celule imigrante din pielea superioară (epiderma).