Για γενιές, οι επιστήμονες θεωρούσαν την αδυναμία αναγέννησης των χαμένων τμημάτων του σώματος ως έναν από τους θεμελιώδεις περιορισμούς των ανθρώπων και άλλων θηλαστικών. Ενώ ζώα όπως οι σαλαμάνδρες μπορούν να αναγεννήσουν ολόκληρα άκρα, οι άνθρωποι συνήθως θεραπεύουν τραυματισμούς δημιουργώντας ουλώδη ιστό.
Νέα έρευνα από το Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS), ωστόσο, υποδηλώνει ότι η ικανότητα αναγέννησης μπορεί να μην απουσιάζει εντελώς στα θηλαστικά. Αντίθετα, μπορεί να κρύβονται μέσα στο φυσικό μηχανισμό θεραπείας του σώματος, περιμένοντας να ενεργοποιηθούν υπό τις κατάλληλες συνθήκες.
«Γιατί μερικά ζώα μπορούν να αναπαραχθούν και άλλα, ειδικά οι άνθρωποι, όχι, είναι ένα μεγάλο ερώτημα που τίθεται από τον Αριστοτέλη», είπε ο Δρ Ken Muneoka, καθηγητής στο Τμήμα Κτηνιατρικής Φυσιολογίας και Φαρμακολογίας του VMBS (VTPP). «Έχω περάσει την καριέρα μου προσπαθώντας να το καταλάβω».
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε από τον Dr Επικοινωνία με τη φύσηΟ Muneoka και οι συνεργάτες του περιέγραψαν μια νέα θεραπεία δύο σταδίων που επέτρεψε τον σχηματισμό των οστών, των αρθρώσεων και την αναγέννηση των συνδέσμων. Αν και οι αναγεννημένοι ιστοί δεν ήταν τέλεια αντίγραφα των αρχικών, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η μέθοδος θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει στη μείωση των ουλών και στη βελτίωση της επιδιόρθωσης των ιστών μετά τον ακρωτηριασμό.
Ανακατευθύνετε την επούλωση μακριά από το σχηματισμό ουλής
Όταν τα θηλαστικά τραυματίζονται, το σώμα συνήθως ανταποκρίνεται με ίνωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα ινοβλαστικά κύτταρα κλείνουν γρήγορα την πληγή και σχηματίζουν ουλώδη ιστό. Ενώ αυτή η απόκριση βοηθά στην πρόληψη της μόλυνσης και της περαιτέρω βλάβης, περιορίζει επίσης την ικανότητα του σώματος να αναδομεί ό,τι έχει χαθεί.
Τα πλάσματα που μπορούν να αναγεννηθούν ακολουθούν διαφορετικό δρόμο. Για παράδειγμα, στις σαλαμάνδρες, παρόμοια κύτταρα συγκεντρώνονται σε μια δομή που ονομάζεται βλάστημα, η οποία χρησιμεύει ως βάση για την ανάπτυξη νέου ιστού.
«Είναι σαν αυτά τα κύτταρα να μπορούν να πάνε προς δύο διαφορετικές κατευθύνσεις», είπε ο Munioka. “Μπορούν είτε να σχηματίσουν μια ουλή είτε ένα βλάστημα. Η έρευνά μας επικεντρώνεται στην ανακατεύθυνση της συμπεριφοράς των ινοβλαστών που υπάρχουν ήδη στο σημείο του τραυματισμού.”
Για να διερευνήσει εάν η θεραπεία των θηλαστικών μπορεί να προωθηθεί προς την αναγέννηση, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια θεραπεία που χρησιμοποιεί δύο γνωστούς αυξητικούς παράγοντες στη σειρά.
Το πρώτο βήμα περιλαμβάνει την εφαρμογή αυξητικού παράγοντα 2 ινοβλαστών (FGF2) αφού το τραύμα έχει ήδη επουλωθεί. Περιμένοντας μέχρι να ολοκληρωθεί η αρχική διαδικασία επούλωσης, οι ερευνητές επιτρέπουν στο σώμα να ανταποκριθεί φυσικά πριν από την επέμβαση.
Σύμφωνα με τον Muneoka, η ομάδα στη συνέχεια «άλλαξε αυτό που συνέβη στη συνέχεια».
Το FGF2 προώθησε το σχηματισμό μιας δομής που μοιάζει με βλάστημα, η οποία κανονικά δεν εμφανίζεται στα θηλαστικά μετά από αυτόν τον τύπο τραυματισμού. Αρκετές ημέρες αργότερα, οι ερευνητές εφάρμοσαν έναν δεύτερο αυξητικό παράγοντα, τη μορφογενετική πρωτεΐνη 2 (BMP2), η οποία ώθησε αυτά τα κύτταρα να δημιουργήσουν νέο ιστό.
«Είναι πραγματικά μια διαδικασία δύο βημάτων», είπε ο Munioka. «Πρώτα απομακρύνετε τα κύτταρα από την ουλή και μετά παρέχετε σήματα που τους λένε τι να κάνουν».
Επανεξέταση του ρόλου των βλαστοκυττάρων
Ένα από τα πιο σημαντικά ευρήματα της μελέτης είναι ότι η αναγέννηση μπορεί να μην απαιτεί την προσθήκη βλαστοκυττάρων έξω από το σώμα, μια μέθοδο που συνήθως διερευνάται στην αναγεννητική ιατρική.
«Δεν χρειάζεται να πάρετε τα βλαστοκύτταρα και να τα επαναφέρετε», είπε ο Munioka. “Είναι ήδη εκεί — απλά πρέπει να μάθετε πώς να τους κάνετε να συμπεριφέρονται όπως θέλετε.”
Ένας άλλος καθηγητής VTPP που συμμετείχε στη μελέτη. Τα ευρήματα αμφισβητούν τις μακροχρόνιες υποθέσεις σχετικά με το τι είναι ικανά τα κύτταρα των θηλαστικών, λέει ο Larry Suva
«Τα κύτταρα που πιστεύαμε ότι δεν μπορούν να προγραμματιστούν, στην πραγματικότητα είναι», λέει ο Suva «Η ισχύς δεν απουσιάζει – είναι απλώς ασαφής».
Οι ερευνητές βρήκαν επίσης στοιχεία ότι τα κύτταρα μπορούν να ανακατευθυνθούν για να σχηματίσουν δομές έξω από την κανονική τους θέση. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως επαναπροσδιορισμός θέσης, είναι ένα σημαντικό μέρος της ανάπτυξης.
Πρακτικά, τα κύτταρα που κανονικά βοηθούν στο σχηματισμό ενός τύπου ιστού μπορούν να λάβουν οδηγίες να ξαναχτίσουν μια διαφορετική δομή μετά από τραυματισμό.
Αναγέννηση οστών, τενόντων, συνδέσμων και αρθρώσεων
Αν και οι αναγεννημένοι ιστοί δεν ταιριάζουν ακριβώς με την αρχική ανατομία, οι ερευνητές αποκατέστησαν με επιτυχία όλες τις κύριες δομές που αφαιρέθηκαν κατά τον ακρωτηριασμό, συμπεριλαμβανομένων των οστών, των τενόντων, των συνδέσμων και του ιστού των αρθρώσεων.
Τόσο τα σκελετικά στοιχεία όσο και ο συνδετικός ιστός στις αναγεννημένες περιοχές είναι διατεταγμένα σε μοτίβα παρόμοια με τη φυσική ανατομία.
«Έχουμε ξαναδημιουργήσει αυτό που θέλετε να δείτε σε αυτό το επίπεδο τραυματισμού», είπε ο Munioka. “Οι δομές είναι εκεί — απλά δεν είναι σε τέλεια μορφή.”
Τα ευρήματα υποδηλώνουν επίσης ότι η αναγέννηση εξαρτάται από πολλαπλές βιολογικές οδούς που συνεργάζονται. Η αναδιαμόρφωση του ιστού φαίνεται να είναι πολύ πιο περίπλοκη από την ενεργοποίηση ενός μόνο μηχανισμού.
Πιθανά οφέλη για την επούλωση πληγών
Αν και η έρευνα παραμένει στα αρχικά της στάδια, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορούσε να έχει πρακτικές εφαρμογές πολύ πριν είναι δυνατή η πλήρης αναγέννηση.
Αντί να εστιάζει αποκλειστικά στην αντικατάσταση δομών που λείπουν, η διαδικασία μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση των αποτελεσμάτων επούλωσης μειώνοντας το σχηματισμό ουλής και βελτιώνοντας την επισκευή των ιστών.
«Οι άνθρωποι θα πρέπει να σκεφτούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις ενδείξεις κατά τη διάρκεια της θεραπευτικής διαδικασίας», είπε ο Munioka. «Ακόμη και η ελαφρά απομάκρυνση της αντίδρασης από την ουλή μπορεί να έχει πραγματικά οφέλη».
Η πορεία προς τις κλινικές δοκιμές μπορεί να είναι πιο απλή από αυτή πολλών πειραματικών θεραπειών. Το BMP2 έχει ήδη έγκριση από τον FDA για ορισμένες ιατρικές εφαρμογές και το FGF2 αξιολογείται επί του παρόντος σε πολλαπλές κλινικές δοκιμές.
Μια νέα άποψη της αναγέννησης των θηλαστικών
Η έρευνα προσθέτει στα αυξανόμενα στοιχεία ότι η αναγέννηση μπορεί να μην είναι ένα εντελώς χαμένο χαρακτηριστικό στα θηλαστικά. Αντίθετα, μπορεί να είναι μια λανθάνουσα ικανότητα που είναι συνήθως ανενεργή κατά τη διάρκεια της επούλωσης.
«Αλλάζει τον τρόπο που σκεφτόμαστε τι είναι δυνατό», είπε ο Σούβα. «Μόλις δείξετε ότι η αναγέννηση μπορεί να ενεργοποιηθεί, ανοίγει την πόρτα για να κάνετε μια εντελώς νέα σειρά ερωτήσεων».
Για τον Munoka, αυτά τα ερωτήματα έχουν οδηγήσει την έρευνα για δεκαετίες και τώρα έχουν ένα πολλά υποσχόμενο νέο πλαίσιο.
«Η αναγεννητική αποτυχία στα θηλαστικά μπορεί να διασωθεί», είπε. «Τώρα έχουμε ένα μοντέλο για να αρχίσουμε να ανακαλύπτουμε πώς».