Учените, които изследват аксолотли, риби и мишки са открили общ набор от гени, който в бъдеще може да помогне за разработването на методи за регенерация на човешките крайници. Резултатите от изследването, публикувани в списание Proceedings of the National Academy of Sciences сочат към възможно ново направление в регенеративната медицина и генната терапия.

„Това значимо изследване обедини три лаборатории, работещи с три различни организма, за да сравнят процесите на регенерация. То ни показа, че съществуват универсални, обединяващи генетични програми, които управляват регенерацията при напълно различни видове организми: саламандри, рибки данио-рерио и мишки.“

разказа доцентът от катедрата по биология на Университета Уейк Форест Джош Кари, чиято лаборатория изучава мексиканския аксолотъл Общи гени за регенерация при различните видове

Според статистиката на Global Burden of Disease, ежегодно в света се извършват над 1 милион ампутации поради диабетни съдови заболявания, травми, инфекции и рак. Изследователите очакват този брой да нараства с застаряването на населението и разпространението на диабета.

Дълго време учените търсеха начини да излязат извън рамките на протезирането и да създадат методи за лечение, способни да възстановят естественото движение, чувствителността и функциите. Новото изследване предполага, че група гени, известни като SP-гени може да играе ключова роля в това. Изследователите избраха аксолотли, рибки данио рерио и мишки, защото всеки от тези видове дава уникално разбиране за процесите на регенерация.

Аксолотлите са известни със своята невероятна способност да възстановяват цели крайници, както и опашки, тъкани на гръбначния мозък и части от органи, включително сърце, мозък, бели дробове, черен дроб и челюст. Рибките данио рерио са още един мощен модел за регенерация, тъй като могат многократно да възстановяват увредените си опашни перки. Те също са способни да възстановяват сърцето, мозъка, гръбначния мозък, бъбреците, ретината и панкреаса.

Мишките бяха включени в проучването, защото, както и хората, те са бозайници. Те могат да регенерират върховете на пръстите си, а хората понякога могат да възстановят върховете на пръстите си, ако областта под нокътната плочка остане непокътната след травма, което позволява възстановяването на кожата, плътта и костите.

Екипът е открил, че регенериращият епидермис (кожна тъкан) при всичките три вида активира два гена: SP6 и SP8. След това изследователите започнаха да разкриват как точно тези гени допринасят за регенерацията.

Експериментите с CRISPR разкриха ключовата роля на гените в регенерацията на крайниците

Изследователите откриха, че генът SP8 е особено важен за регенерацията на крайниците при саламандрите. Използвайки технологията за редактиране на гени CRISPR, екипът премахна гена SP8 от генома на аксолотъла. Без този ген аксолотлите не можеха да регенерират правилно костите на крайниците. Учените наблюдаваха подобни проблеми при мишки, когато гените SP6 и SP8 липсваха в регенериращите пръсти.

Въз основа на тези данни лабораторията на Браун разработи вирусна генна терапия на базата на усилвател на регенерацията на тъкани, идентифициран по-рано при рибките данио рерио.

Терапията доставяше сигналната молекула FGF8, която обикновено се активира от гена SP8. При мишките такова лечение стимулираше растежа на костите в увредените пръсти и частично възстановяваше регенеративните способности, загубени при липсата на SP гени.
Човешките крайници не могат да се регенерират по естествен начин, както крайниците на саламандрите, но изследователите смятат, че бъдещите методи на лечение потенциално ще могат да имитират някои биологични механизми, контролирани от SP гените.

На път към регенерацията на човешки крайници

Изследователите предупреждават, че работата е в ранен етап и ще са необходими много повече проучвания, преди откритията при мишките да могат да бъдат приложени при хора. Въпреки това те определиха това изследване като важна основа за бъдещи регенеративни методи на лечение.