Obnavljanje izgubljenih organa u životinja misterija je koja zabrinjava znanstvenike od davnina. Donedavno se vjerovalo da su ovom veličanstvenom osobinom obdarene samo najniže vrste živih bića: gušter raste odrezan rep, neke gliste mogu se izrezati u male komadiće, a svaki će izrasti u crva - mnogo je primjera.
Ali nakon svega, evolucija živog svijeta prešla je od nižih organizama do sve više i više visoko organiziranih, pa zašto je to svojstvo nestalo u nekoj fazi? I je li izgubljen?
Lernajska hidra, Meduza Gorgona ili naša troglava zmija Gorynych, čije je glave "samocjeljivanje" Ivan Tsarevich neumorno sjekao, mitski su likovi, ali su očito u "srodstvu" s vrlo stvarnim stvorenjima.
Tu se, na primjer, uključuju newt - vrsta repova vodozemaca, koja se s pravom smatra jednom od najstarijih životinja na Zemlji. Njihova nevjerojatna značajka je sposobnost regeneracije - obnavljanje oštećenih ili izgubljenih repova, šapa, čeljusti.
Nadalje, obnavljaju se oštećeno srce, očna tkiva i leđna moždina. Zbog toga su neophodni za laboratorijska istraživanja, a newt se šalju u svemir ne rjeđe od pasa i majmuna. Mnoga druga stvorenja imaju ista svojstva.
Dakle, zebrafish rerio crno-bijeli, dugi samo 2-3 cm, imaju tendenciju da obnavljaju dijelove peraje, očiju, pa čak i obnavljaju stanice vlastitog srca, koje su kirurzi izrezali tijekom eksperimenata na regeneraciji. Isto se može reći i za ostale vrste riba.
Klasični primjeri regeneracije su gušteri i pupoljci koji obnavljaju izgubljeni rep; rakovi i rakovi uzgajaju izgubljene kandže; puževi sposobni uzgajati nove "rogove" s očima; salamanderi koji prirodno zamjenjuju amputiranu šapu; morske zvijezde koje obnavljaju svoje razdvojene zrake.
Promotivni video:
Usput, nova životinja može se razviti iz ispucane zrake, poput rezanja. No, prvak u regeneraciji bio je muha ili planinja. Ako je prerežete na pola, tada glava koja nedostaje raste na jednoj polovici tijela, a rep na drugoj, to jest, nastaju dvije potpuno neovisne životne jedinke.
A pojava posve izvanredne, dvoglave i dvoglave planarije moguća je. To će se dogoditi ako se na prednjem i stražnjem kraju naprave uzdužni rezovi i ne dopuštaju im da zajedno narastu. Čak će i 1/280 dijela tijela ovog crva stvoriti novu životinju!
Dugo su ljudi promatrali našu manju braću i, da budemo iskreni, potajno su im zavidjeli. I znanstvenici su prešli iz besplodnog promatranja u analizu i pokušali su otkriti zakone tog „samoizlječenja“i „samoizlječenja“životinja.
Prvi koji je pokušao uvesti znanstvenu jasnoću u ovaj fenomen bio je francuski prirodoslovac Rene Antoine Reaumur. On je uveo u znanost izraz "regeneracija" - obnavljanje izgubljenog dijela tijela svojom strukturom (od latinskog ge - "opet" i generatio - "nastanak") - i proveo niz eksperimenata. Njegov rad o regeneraciji nogu u karcinom objavljen je 1712. godine. Jao, kolege nisu obraćale pažnju na nju, a Reaumur je odustao od tih studija.
Samo 28 godina kasnije, švicarski prirodnjak Abraham Tremblay nastavio je eksperimente na regeneraciji. Stvorenje na kojem je eksperimentirao tada nije ni ime. Štoviše, znanstvenici još nisu znali je li to životinja ili biljka. Šuplja stabljika s šipkama, čiji je stražnji kraj pričvršćen na čašu akvarija ili na vodene biljke, ispostavila se kao grabežljivac, a također i prilično nevjerojatna.
U pokusima istraživača, pojedinačni ulomci tijela malog grabežljivca pretvorili su se u neovisne jedinke - fenomen poznat do tada samo u biljnom svijetu. I životinja je nastavila zadivljavati prirodnog znanstvenika: na mjestu uzdužnih rezova na prednjem kraju teleta, napravljenih od strane znanstvenika, ona je izrasla u nove ticale, pretvarajući se u „čudovište s više glava“, minijaturnu mitsku hidru, protiv koje su se, prema drevnim Grcima, borili Hercules.
Ne iznenađuje da je laboratorijska životinja dobila isto ime. Ali hidra koja se istražuje imala je još čudesnije osobine od njezina imenjaka na Lerni. Narasla je na čak 1/200 svog jednog centimetra tijela!
Stvarnost je premašila bajke! Ali činjenice koje su danas poznate svakom školarcu, objavljene 1743. godine u "Proceedings of the Royal Society of London", činile su se nevjerojatnima za znanstveni svijet. A onda je Tremblay podržao ovaj put već autoritativnog Reaumura, potvrđujući pouzdanost svojih istraživanja.
„Skandalozna“tema odmah je privukla pažnju mnogih znanstvenika. I ubrzo se popis životinja sa sposobnošću regeneracije pokazao prilično impresivan. Istina, dugo se vjerovalo da samo najniži živi organizmi imaju mehanizam samoobnove. Znanstvenici su tada otkrili da ptice mogu uzgajati kljunove, dok mladi miševi i štakori mogu uzgajati repove.
Čak i sisavci i ljudi imaju tkiva s velikim potencijalom na ovom području - mnoge životinje redovito mijenjaju svoje krzno, obnavljaju se ljuske ljudske epiderme, rastu kose i obrijane brade.
Čovjek je stvorenje ne samo izuzetno radoznalo, već i strastveno spremno koristiti bilo koje znanje za svoje dobro. Stoga je sasvim razumljivo da se u određenoj fazi proučavanja tajni regeneracije postavilo pitanje: zašto se to događa i je li moguće umjetno izazvati regeneraciju? I zašto su viši sisari gotovo izgubili tu sposobnost?
Prvo, stručnjaci su primijetili da je regeneracija usko povezana s dobi životinje. Što je mlađa, to se lakše i brže popravlja šteta. U loncu, rep koji nedostaje lako raste natrag, ali gubitak noge stare žabe čini onesposobljenim.
Znanstvenici su istraživali fiziološke razlike, a metoda koju su vodozemci koristili za "samopopravljanje" postala je jasna: pokazalo se da su u ranoj fazi razvoja stanice budućeg stvorenja nezrele, a smjer njihova razvoja može se dobro promijeniti. Na primjer, pokusi na embrijima žaba pokazali su da kad embrij ima samo nekoliko stotina stanica, komad tkiva koji je predodređen da postane koža može se izrezati iz njega i smjestiti u područje mozga. A ovo tkivo će postati dio mozga!
Ako se takva operacija izvodi sa zrelijim embrijem, koža će se i dalje razvijati iz stanica kože - točno u sredini mozga. Stoga su znanstvenici zaključili da je sudbina ovih stanica već unaprijed određena. A ako za stanice većine viših organizama nema povratka, tada su stanice vodozemaca sposobne preokrenuti vrijeme i vratiti se trenutku kada bi im se odredište moglo promijeniti.
Koja je to nevjerojatna tvar koja omogućuje vodozemcima da se "samopopravljaju"? Znanstvenici su otkrili da ako newt ili salamander izgube šape, tada na oštećenom području tijela stanice kosti, kože i krv gube svoje karakteristične karakteristike.
Sve sekundarno "novorođene" stanice, koje nazivamo blastema, počinju se intenzivno dijeliti. I u skladu s potrebama tijela, postaju stanice kostiju, kože, krvi … da bi na kraju postale nova šapa. A ako u trenutku "samopopravljanja" povežete tretijsku kiselinu (vitamin A kiselina), onda ona tako snažno pojačava regenerativne sposobnosti žaba, da uzgajaju tri noge umjesto jedne izgubljene.
Dugo je vremena ostala tajna zašto se program regeneracije suzbio kod toplokrvnih životinja. Može biti nekoliko objašnjenja. Prvi se svodi na činjenicu da toplokrvni ljudi imaju malo drugačije prioritete za opstanak od hladnokrvnih. Ožiljka od rana postala je važnija od ukupne regeneracije, jer je smanjila šanse za fatalno krvarenje pri ozljeđivanju i unošenje smrtonosne infekcije.
No može postojati i drugo objašnjenje, mnogo mračnije - rak, to jest brzi oporavak ogromnog područja oštećenog tkiva podrazumijeva pojavu istih stanica koje se brzo dijele na određenom mjestu. To je ono što se promatra tijekom početka i rasta malignog tumora. Stoga znanstvenici vjeruju da je za tijelo postalo vitalno da uništava stanice koje se brzo dijele, pa su zbog toga ugušene mogućnosti za brzu regeneraciju.
Doktor bioloških znanosti, Petr Garyaev, akademik Ruske akademije medicinskih i tehničkih znanosti, kaže: "To (regeneracija) nije nestala. Jednostavno se pokazalo da su veće životinje, uključujući ljude, zaštićene od vanjskih utjecaja, a potpuna regeneracija nije postala toliko potrebna."
Do neke mjere je preživio: zarastaju rane i posjekotine, obnavlja se oguljena koža, rastu dlake, a jetra djelomično regenerira. Ali odsječena ruka više ne raste, isto kao što unutarnji organi ne rastu umjesto onih koji su prestali funkcionirati. Priroda je jednostavno zaboravila kako to učiniti. Možda bismo je trebali podsjetiti na ovo.
Kao i uvijek, Njegovo Veličanstvo Šansa je pomoglo. Imunologinja Helene Heber-Katz iz Filadelfije jednom je dala svom laboratorijskom pomoćniku uobičajeni zadatak: probiti uši laboratorijskih miševa kako bi ih označio. Par tjedana kasnije, Heber-Katz naišla je na miševe s gotovim naljepnicama, ali … nije pronašla rupe u ušima.
Ponovno smo to učinili i dobili smo isti rezultat: nema nagovještaja za zacijeljenu ranu. Tijelo miševa regeneriralo je tkivo i hrskavicu popunjavajući rupice koje im nisu trebale. Herber-Katz je iz ovoga napravila jedini točan zaključak: blastema je prisutna na oštećenim područjima ušiju - iste nespecijalizirane stanice kao u vodozemcima.
Ali miševi su sisari, ne bi trebali imati tu sposobnost. Eksperimenti na nesretnim glodavcima su nastavljeni. Znanstvenici su odsjekli komade repova za miševe i … dobili 75 posto regeneracije! Istina, nitko nije ni pokušao odrezati šape "pacijentima" iz očiglednog razloga: bez kauterizacije miš će jednostavno umrijeti od velikog gubitka krvi mnogo prije nego što započne regeneracija izgubljenog udova (ako uopće postoji). A moxibustion isključuje pojavu blastema. Dakle, nije bilo moguće pronaći potpuni popis regenerativnih sposobnosti miševa. Međutim, puno smo već naučili.
Istina, postojalo je jedno "ali". To nisu bili obični kućni miševi, već posebni kućni ljubimci s oštećenim imunološkim sustavom. Prvi zaključak iz njezinih pokusa Heber-Katz dao je ovo: regeneracija je svojstvena samo životinjama s uništenim T-stanicama - stanicama imunološkog sustava.
Evo glavnog problema: vodozemci ga nemaju. To znači da je trag ovog fenomena korijen u imunološkom sustavu. Drugi zaključak: sisavci imaju iste gene potrebne za regeneraciju tkiva kao vodozemci, ali T stanice ne dopuštaju tim genima da djeluju.
Treći zaključak: organizmi su u početku imali dvije metode zacjeljivanja od rana - imunološki sustav i regeneraciju. No tijekom evolucije dva su sustava postala nespojiva jedan s drugim - i sisavci su odabrali T stanice jer su važnije, jer su glavno oružje tijela protiv tumora.
Kakva je korist od ponovnog uspostavljanja izgubljene ruke ako istovremeno stanice raka brzo rastu u tijelu? Ispada da imunološki sustav, istovremeno štiteći nas od infekcija i raka, istodobno potiskuje našu sposobnost "samopopravljanja".
No, je li zaista nemoguće smisliti bilo što, jer stvarno želite ne samo pomlađivanje, već obnavljanje životnih funkcija koje podržavaju život? Znanstvenici su otkrili, ako ne i lijek za sve bolesti, onda je prilika da se malo približimo prirodi, zahvaljujući ne blastemi, nego matičnim stanicama. Pokazalo se da ljudi imaju drugačiji princip regeneracije.
Dugo se znalo da se samo dvije vrste naših stanica mogu regenerirati - stanice krvi i jetre. Kad se zametak bilo kojeg sisavca razvije, neke stanice ostaju izvan procesa specijalizacije.
To su matične stanice. Imaju sposobnost nadopunjavanja stanica krvi ili umiranja stanica jetre. Koštana srž također sadrži matične stanice koje mogu postati mišići, masti, kosti ili hrskavice, ovisno o tome koje su im hranjive tvari dana u laboratoriju.
Znanstvenici su morali empirijski testirati postoji li šansa da "pokrenu" "upute" zabilježene u DNK svake naše stanice za rast novih organa. Stručnjaci su bili uvjereni da samo trebate natjerati tijelo da "uključi" svoju sposobnost, a tada će se postupak pobrinuti za sebe. Istina, sposobnost rasta udova odmah prelazi u privremeni problem.
Ono što sićušnim tijelom lako upravlja, prevazilazi snagu odrasle osobe: količina i veličina mnogo su veće. Ne možemo to učiniti kao newts: oblikujte vrlo mali ud i zatim ga uzgajajte. Za to su vodozemci potrebni samo nekoliko mjeseci, da bi osoba izrasla novu nogu do svoje normalne veličine, a prema proračunu engleskog znanstvenika Jeremyja Broxa potrebno je najmanje 18 godina …
Ali znanstvenici su pronašli puno posla za matične stanice. Međutim, prvo trebate reći kako i odakle su dobiveni. Znanstvenici znaju da se najveći broj matičnih stanica nalazi u koštanoj srži zdjelice, ali u bilo koje odrasle osobe već su izgubila svoja izvorna svojstva. Najperspektivniji je izvor matičnih stanica dobivenih iz krvi pupčane vrpce.
Ali nakon poroda, istraživači mogu prikupiti samo 50 do 120 ml takve krvi. Iz svakog 1 ml oslobađa se 1 milijun stanica, ali samo 1% njih su stanice praroditelja. Ova osobna pričuva tijela za oporavak je izuzetno mala i stoga neprocjenjiva. Stoga se matične stanice dobivaju iz mozga (ili drugih tkiva) zametaka - materijala za pobačaj, ma koliko bilo tužno govoriti o tome.
Mogu se izolirati, smjestiti u kulturu tkiva, gdje će započeti reprodukcija. Te stanice mogu živjeti u kulturi više od godinu dana i mogu se koristiti za bilo kojeg pacijenta. Matične stanice mogu se izolirati iz krvi iz pupčane vrpce i mozga odraslih osoba (na primjer, tijekom neurokirurgije).
A može se izolirati iz mozga nedavno preminulih, budući da su ove stanice otporne (u usporedbi s drugim stanicama živčanog tkiva), one se čuvaju kad su neuroni već degenerirali. Matične stanice izvađene iz drugih organa, poput nazofarinksa, nisu toliko svestrane u svojoj primjeni.
Nepotrebno je reći da je ovaj smjer fantastično obećavajući, ali još nije u potpunosti istražen. U medicini je potrebno mjeriti sedam puta, a zatim ponovno provjeriti deset godina kako biste bili sigurni da panaceja ne bi stvorila probleme, na primjer, imunološki pomak. Onkolozi nisu rekli ni njihovo važno "da". No ipak, već postoje uspjesi, međutim samo na razini laboratorijskih razvoja, eksperimenata na višim životinjama.
Uzmimo za primjer stomatologiju. Japanski znanstvenici razvili su sustav liječenja temeljen na genima koji su odgovorni za rast fibroblasta - samih tkiva koja rastu oko zuba i drže ih. Ispitivali su svoju metodu na psu koji je prethodno razvio tešku parodontnu bolest.
Kad su ispali svi zubi, pogođena područja tretirana su tvarima koja uključuje iste gene i agar-agar - kiselom smjesom koja pruža hranjivi medij za razmnožavanje stanica. Šest tjedana kasnije izbili su pseće krpe.
Isti učinak opažen je kod majmuna koji su zubi urezali do baze. Prema znanstvenicima, njihova je metoda mnogo jeftinija od protetike i prvi put omogućuje ogromnom broju ljudi da doslovno vrate zube. Pogotovo ako uzmete u obzir da je nakon 40 godina 80% svjetske populacije sklono parodontnoj bolesti.
U drugom nizu eksperimenata, zubna komora bila je ispunjena dentin piljevinom (koja ima ulogu induktora) sa vezivnim tkivom desni (amfodont) kao reaktivnim materijalom. A amfodont se također pretvorio u dentin. Britanski stomatolozi u skoroj budućnosti nadaju se prelasku s uspješnih pokusa na miševima na daljnja laboratorijska istraživanja. Prema konzervativnim procjenama, "matični implantati" koštat će isto koliko i konvencionalna protetika u Engleskoj - od 1.500 do 2.000 funti.
Studije su pokazale da ljudi koji imaju zatajenje bubrega trebaju vratiti samo 10% svojih bubrežnih stanica u život kako bi se prestali osloniti na dijalizni aparat.
I istraživanja u tom smjeru traju već dugi niz godina. Koliko je važno - ne šivati, već ponovno rasti, ne sjediti na tabletama, nego vratiti zdravu funkciju zbog skrivenih sposobnosti tijela.
Konkretno, pronađen je način da raste nove beta stanice u gušterači koje proizvode inzulin, obećavajući milijunima dijabetičara da se riješe svakodnevnih injekcija. A eksperimenti o mogućnosti korištenja matičnih stanica u borbi protiv dijabetesa već su u završnoj fazi.
U tijeku je i rad na stvaranju sredstava koja uključuju obnovu. Ontogeny je razvio faktor rasta nazvan OP1 koji će se uskoro naći u prodaji u Europi, Sjedinjenim Državama i Australiji. Potiče rast novog koštanog tkiva. OP1 će pomoći u liječenju složenih prijeloma gdje su dva komada slomljene kosti previše daleko od usklađivanja i stoga se ne mogu zacijeliti.
Često se u takvim slučajevima amputira ud. Ali OP1 stimulira koštano tkivo tako da počinje rasti i popunjava jaz između dijelova slomljene kosti. Na Ruskom institutu za traumatologiju i ortopediju istraživači dobivaju matične stanice iz koštane srži. Nakon 4-6 tjedana reprodukcije u kulturi transplantiraju se u zglob, gdje rekonstruiraju hrskavične površine.
Prije nekoliko godina, skupina britanskih genetičara dala je senzacionalnu izjavu: oni započinju rad na kloniranju srca. Ako je eksperiment uspješan, neće biti potrebe za transplantacijom tkiva. No malo je vjerojatno da će se valna genetika ograničiti na regeneraciju samo unutarnjih organa, a znanstvenici se nadaju da će naučiti kako "rasti" udove pacijentima.
Na području ginekologije matične stanice također imaju veliko obećanje. Nažalost, mnoge su mlade žene danas osuđene na neplodnost: jajnici su im prestali stvarati jajašca.
To često znači da je bazen stanica iz kojih folikuli iscrpljuju. Stoga je potrebno tražiti mehanizme koji ih nadopunjuju. Prvi ohrabrujući rezultati na ovom području pojavili su se nedavno.
Znanstvenici već vide kako se mogu spasiti osobe kojima je dijagnosticirana ciroza jetre. Vjeruju da se u nekim fazama razvoja bolesti transplantacija cijelog organa može zamijeniti uvođenjem samo matičnih stanica (kroz arterijski sloj, izravne punkcije, izravna transplantacija stanica u tkivo jetre). Specijalisti Centra za kirurgiju Ruske akademije medicinskih znanosti započeli su pilot istraživanje, a prvi rezultati su ohrabrujući.
Ukrajinski znanstvenici vrlo su zanimljivi preliminarni razvoj u području kardiovaskularnih bolesti. Već danas su prikupili eksperimentalni dokazi da je uvođenje matičnih stanica bolesnicima s infarktom miokarda ili teškom ishemijom obećavajuća metoda liječenja.
Prvi klinički eksperimenti s transplantacijom matičnih stanica, započeti na Sveučilištu Pittsburgh u Sjedinjenim Državama, dali su dobre rezultate u kritično bolesnih bolesnika koji su pretrpjeli ishemijski ili hemoragični moždani udar. Nakon terapije stanicama, u njima je jasno vidljiva neurološka rehabilitacija.
Nažalost, zastrašujuća statistika broja djece s intrauterinim oštećenjem mozga, uključujući cerebralnu paralizu, vrlo je poznata. Već je dokazano da ako takva djeca započnu transplantaciju matičnih stanica (ili terapiju koja ima za cilj njihovo stimuliranje, tj. Lokaliziranje vlastitih, endogenih, stanica na zahvaćenom području), tada se nakon prve godine života često opaža da čak i uz očuvanje anatomske oštećenja mozga, djeca imaju minimalne neurološke simptome.
Učinkovito razvijene tehnologije transplantacije matičnih stanica mogu nam u potpunosti promijeniti život. Ali to je budućnost, a danas ovo područje znanja nema čak ni svoje ime, već samo mogućnosti: „stanična terapija“, „transplantacija matičnih stanica“, „regeneracija lijeka“, čak „inženjering tkiva“i „inženjering organa“.
Ali već je moguće nabrojiti sve mogućnosti ovog novog smjera. Ne bez razloga kažu da će XXI stoljeće biti obilježeno biologijom, a možda će i iskustvo regeneracije, koje su milijuni godina očuvali vodozemci i protozoji, pomoći čovječanstvu.
