Тестват регенерация на отрязан пръст чрез морската анемония

Какво би се случило, ако човешкият организъм можеше да регенерира сам отрязан пръст?
Това не е сюжет на научно-фантастичен филм, а реална възможност, която би могла да стане реалност в бъдеще заради достиженията на регенеративната медицина. Представете си колко щеше да е добре, ако живеехме в свят, в който изгубените крайници можеха да бъдат възстановени напълно. Ключът към разгадаване на природната тайната как би могло да се регенерира човешки пръст се крие в проучванията на морския организъм Nematostella vectensis.

Вид

Nematostella vectensis или известна като морска анемония притежава изключителна способност да регенерира загубени или увредени части от тялото си. Учените се опитват да разберат как тези процеси могат да бъдат приложени и при хората. Специалистите прогнозират, че скоро регенеративната медицина, която обединява биологията на стволовите клетки, генното инженерство и биоинженерните технологии – ще може да разгадае тази природна загадка.

Уникален модел

Морската анемония, макар и сравнително прост организъм, демонстрира впечатляващи способности за възстановяване. Така например, ако тялото ѝ бъде разделено на части, всяка от тях може да се превърне в нов организъм. Този процес се основава на специализирани стволови клетки, които могат да се адаптират и диференцират в различни типове тъкани. Именно революционното откритие през последните години е, че този вид организъм има стволови клетки подобно на тези, които са при хората. И всъщност процесите на пълното възстановяване на части от тялото на Nematostella vectensis е заради стволовите й клетки.

Механизъм

Основният механизъм на регенерацията при Nematostella vectensis е свързан с активирането на генетични пътища, които контролират клетъчното делене и организация. Молекулни сигнали стимулират стволовите клетки да възстановяват дори сложни структури като нерви и мускули.Това я прави идеален модел за изследване на възможността за регенерация при по-сложни организми. Учените откриват, че тези молекулни сигнали се срещат и при хората, макар и в ограничена степен. И тук специалистите смятат, че скоро това, което се случва при морския вид би могло да се случи и при човешки организъм.

Сходни

Морската анемония не е единственият организъм, който възстановява части от тялото си.  Саламандрите и някои видове гущери също имат способността да регенерират крайници. Те активират подобни молекулярни пътища, които стимулират стволовите клетки да възстановяват изгубената тъкан. При хората, за разлика от тези животни, регенеративните процеси са ограничени до по-прости наранявания, като зарастването на кожни рани или възстановяване на черния дроб. Проблемът е, че човешките стволови клетки губят част от своята гъвкавост след развитието на ембриона. Възможността да се възстановят тези регенеративни функции, обаче би могло да се случи благодарение на генното инжинерство, поясняват запознати.

Приложение

През изминалата година се засилиха изследванията върху стволовите клетки. Милиони евра се наливат в европейските научни центрове, съответно милиони долари в научните лаборатории в САЩ. В Обединените арабски емирства също все повече учени започнаха да правят тестове със стволови клетки. Една от нишата в изследванията са именно проучванията с Nematostella vectensis.

Възстановяване

Учените изследват как да използват стволовите клетки, за да възстановят сложни структури като пръсти и крайници. Експерименти върху мишки показват, че активирането на молекулярни сигнали, могат да стимулират растежа на нова тъкан. Например, когато се имплантират стволови клетки в наранени зони, тези клетки започват да се делят и диференцират, следвайки  „генетичните закони“.

Пробив

Интересен пробив наскоро е използването на индуцирани плурипотентни стволови клетки. Те се създават чрез препрограмиране на обикновени кожни или кръвни клетки обратно в стволови. Това елиминира нуждата от ембрионални клетки. Освен с биологията на стволовите клетки, учените работят и с биоинженерни технологии за възстановяване на изгубени крайници. Триизмерните биопринтери са едно от най-обещаващите решения. Те позволяват създаването на изкуствени структури, които служат като „скелет“ за растежа на новите клетки.

Биопринтиране

Матриците, създадени чрез биопринтиране, могат да бъдат покрити със стволови клетки, които стимулират формирането на нова тъкан. Например, при пациент с ампутиран пръст, биопринтер може да създаде персонализирана матрица, която да подпомогне растежа на костите, кожата и кръвоносните съдове, поясняват експертите. По думите им комбинацията от биопринтиране и генетично модифицирани стволови клетки би могла да ускори този процес. Учените вече са постигнали успехи при възстановяването на по-прости органи, като кожа и хрущял, и работят върху по-сложни структури.

Предизвикателствата

Този подход с матриците крие и редица предизвикателства. Едно от тях е контролът върху клетъчния растеж. Неконтролируемо делене може да доведе до образуване на тумори. Освен това, интеграцията на новите тъкани в тялото на пациента трябва да бъде прецизна, за да се избегне отхвърляне от имунната система. Регенерацията на сложни структури като крайници изисква значителни ресурси, което ограничава достъпността на тези технологии за масово приложение.

Перспективите

Какви биха били ползите, ако регенерацията на изгубени крайници стане реалност? Вероятно ще се постигне подобряване на качеството на живот на пациенти с ампутации, този подход би имал огромно въздействие върху медицината. Регенерацията може да помогне при лечение на травми от войни, пътнотранспортни произшествия и заболявания като диабет, които често водят до ампутации. Създаването на персонализирани терапии, базирани на стволови клетки, би намалило риска от усложнения и би подобрило адаптацията на пациентите към новите тъкани. Наред с това успехът на тези технологии би могъл да доведе до нови хоризонти в областта на естетичната медицина и трансплантациите. Така например по-лесно ще се намират органи, защото същите биха могли да бъдат „отглеждани“ в лаборатория. Регенерацията на изгубени крайници, вдъхновена от природата, става все по-близка реалност, твърдят експертите. По думите им генното инженерство, биопринтирането и стволовите клетки доближават човечеството до мечтата му за безсмъртие. И да не забравяме, че почти всичко, които е влязло в сюжет на фантастичен филм – то след десетилетия  ще е станало реалност.