Як відростити нову кінцівку?

Широко відомий факт: рятуючись від ворогів, ящірки, саламандри і тритони можуть «відкинути» власний хвіст, а потім відростити його заново. Пуголовок здатний відростити нову лапку, креветка – новий очей, а морську зірку і зовсім можна розділити на кілька частин, кожна з яких перетвориться в нову повноцінну особину. Чому ж людина не може відрощувати втрачені частини свого тіла? Чи все-таки може?..

Трохи забігаючи наперед, дамо обнадійливу відповідь: може, – хоча такі процеси не були спочатку передбачені природою. Але медицині майбутнього (і частково вже цього) це цілком під силу! Однак перш, ніж перейти до таким чудовим перспектив, потрібно розібратися: чому і навіщо еволюція заборонила нам всі ці дивовижні трюки, які витворяють більш «прості» її творення?

Регенерація у амфібій і рептилій

Вчені давно намагалися зрозуміти, яким чином земноводні регенерують відірвані хвости, кінцівки, щелепи, очі. Більш того, у них відновлюються навіть пошкоджене серце або спинний мозок! Метод «саморемонта» вдалося зрозуміти, лише порівнявши регенерацію зрілих особин та ембріонів. Виявилося, на ранніх стадіях розвитку живих істот їх незрілі клітини, тому їх доля ще не визначена.

Коли ембріон жаби має всього лише декількох сотень клітин, з нього можна вирізати частину тканини, якою огляду місця розташування уготована доля стати шкурою, і помістити її в область мозку. Тоді ця тканина «слухняно» стане частиною мозку. Якщо ж подібна операція проводиться з більш зрілим ембріоном, з клітин шкіри все одно розвивається шкіра – прямо посеред мозку, так як «програмування» на момент пересадки було вже завершено.

Для більшості організмів клітинна спеціалізація, за якої одна клітина стає клітиною імунної системи, інша – частиною серцевого м’яза, а третя – фрагментом шкурки, – це дорога з одностороннім рухом. Тобто клітини дотримуються своєї «спеціалізації» не просто до власної смерті, але і стають зразком для їх точного заміщення новими клітинами.

Клітини амфібій унікальні тим, що вміють повернути час назад і повернутися до того моменту, коли їх призначення могло змінитися. На пошкодженій ділянці тіла клітини кісток, шкури і крові стають клітинами без відмітних ознак – «бластемой». Вдруге новонароджені клітини починають посилено ділитися, формую нові кістки, м’язи і шкіру, в кінцевому підсумку стаючи новою лапою, хвостом і так далі.

Регенерація у гризунів

Ще нещодавно науковий світ був переконаний, що ссавці не здатні повторити «подвиги» рептилій, що стоять на щабель нижче в еволюційній драбині. Однак фахівці з філадельфійської лабораторії з’ясували, що миші з сильно ослабленою імунною системою все ж здатні до регенерації – хоча і не в повному обсязі.

Імунолог Елен Хебер-Кац з Філадельфії одного разу дала своєму лаборанту звичайне завдання: проколоти вуха лабораторним мишам, щоб начепити їм ярлички. Через пару тижнів Елен прийшла до мишам з готовими ярличками, але… не знайшла у вушках дірочок. Не повіривши на слово лаборанту, вона сама взялася за справу. Але через кілька тижнів результат виявився тим же: на вухах гризунів не залишилося ні сліду від виконаних маніпуляцій.

Цей дивний випадок змусив Хербер-Кац зробити абсолютно неймовірне припущення: а що якщо миші просто регенерували хрящову тканину для заповнення непотрібних їм дірок? Пильне вивчення підтвердило, що на пошкоджених ділянках вух присутній бластема – неспеціалізовані «помолодевшие» клітини, як і у земноводних!

Доктор Хебер-Катц вирішила перевірити, як ідуть справи з іншими частинами тіла – і, відрізавши мишкам шматочок хвоста, отримала 75-відсоткову регенерацію. Правда, застосувати подібний експеримент до лап гризунів ніхто так і не наважився. Швидше за все, миша просто померла від втрати крові – задовго до того, як почалася б регенерація тканин. І якщо б така взагалі почалася… Тому на цьому етапі регенерація м’яких тканин у млекопитающий поки зайшла в глухий кут.

Регенерація у людини

У людини добре регенерує клітини крові, епідерміс, волосся і нігті. Здатністю до регенерації має також наша кісткова тканина – вона зростається після переломів, хоча і потребує жорсткої фіксації і постійному контролі (тобто цей процес лише частково можна назвати природним). Ми виживаємо при втраті частини печінки (до 75%), оскільки залишилися фрагменти починають посилено ділитися і відновлюють первісну масу органу. Крім того, при певних умовах у людини можуть регенерувати кінчики пальців.

Однак все це надто далеко від тієї «магії», на яку здатні звичайні ящірки… Бо, на відміну від холоднокровних або спеціальних лабораторних мишей, про які мова йшла раніше, нормальні ссавці мають імунітет – в ньому-то і криється розгадка феномена регенерації. Маючи такі ж необхідні для самовідновлення тканин гени, як і в амфібій, ми безсилі відростити нову руку або ногу через Т-лімфоцитів, які не дозволяють цим генам працювати.

Доктор Хебер-Катц вважає, що організми розробили два способи зцілення від ран: імунну систему і регенерацію. Але в ході еволюції обидві системи стали несумісні один з одним – і довелося вибирати. Хоча регенерація, на перший погляд, може здатися кращим вибором, Т-клітини виявилися для нас важливіше, оскільки готові воювати з будь-якими непередбаченими ситуаціями – а саме вони чатували на кожному кроці ті види живих істот, які не зупинялися на досягнутому затишній ніші (як рептилії), а продовжували еволюціонувати і освоювати нові території.

Таким чином, наша імунна система захищає нас від вірусів, бактерій і злоякісних пухлин (і за це ми їй безмежно вдячні), – але водночас пригнічує наші здібності до капітального ремонту, що включає відновлення втрачених органів або кінцівок. Але, як людина вже встиг збагнути, природу можна «обвести навколо пальця», і перетворити наукову фантастику на реальність. Зазирнути за лаштунки цієї «кухні» ми спробуємо наступного разу…