Вчені знайшли спосіб повернути м'язовим тканинам мишей втрачену в ході еволюції здатність до регенерації, не піддаючи їх ризику розвитку раку.
Саламандри, тритони та багато інших земноводних мають приголомшливу здатність до регенерації тканин. Вони здатні відновити втрачену кінцівку або наростити серцевий м'яз, коли це необхідно. Чому ж нам, ссавцям, це недоступно?
Існують вагомі причини, що не дозволяють нашим клітинам «перескакувати» з однієї стадії свого життєвого циклу на іншу, що необхідно для початку формування нової тканини. Це обмеження зменшує ймовірність формування потенційно смертоносних видів раку.
Однак вчені зі Стенфордського університету вирішили, що було б непогано забезпечити ссавцям можливість швидкої регенерації, нехай навіть ціною тимчасового «відключення» деяких природних захисних механізмів. Заблокувавши всього два з пухлинних супресорних білків у лабораторних мишей, вчені змогли спостерігати відновлення м'язової тканини.
В даний час широко обговорюється можливість використання стовбурових клітин для відновлення пошкоджених тканин в організмі дорослих ссавців (у тому числі людини). Однак в даному випадку дослідники обійшли стовбурові клітини стороною. Їхня увага була зосереджена на міоцитах - клітинах м'язової тканини, які в звичайних умовах не діляться. Як і більшість інших клітин в організмі ссавців, вони «зафіксовані» в деякому стані, досягнувши якого клітини перестають змінюватися. А без ділення клітин неможлива регенерація.
Зовсім інша справа - клітини земноводних, здатні заново «запускати» свій життєвий цикл, відновлюючи пошкоджені тканини. Спочатку такі клітини плюрипотентні - тобто здатні перетворитися майже на всі типи клітин. Але при цьому вони суворо йдуть «протореному шляху», вирощуючи тільки потрібні тканини - в даному випадку м'язи.
Перед тим, як спробувати «вмовити» клітини ссавців поводитися подібним чином, необхідно виявити відмінності в механізмах регуляції клітинного циклу у земноводних і ссавців. Зокрема, йдеться про пухлинних супресорів - генів, які контролюють поділ клітин.
Попередні дослідження показали, що ген ретинобластоми (Rb) відіграє важливу роль у запобіганні «несанкціонованого» ділення клітин ссавців. Однак ефект від блокування експресії цього гена був неоднозначний: іноді це призводило до «повторного запуску» життєвого циклу клітин, іноді - ні.
Вченим знадобилося провести ціле «еволюційне розслідування», щоб з'ясувати, що тут замішаний ще один пухлинний супресор - ARF. Дослідники відзначили, що ARF присутній в геномі птахів і ссавців, а ось саламандри та інші земноводні, що розмістилися на нижніх гілках еволюційного древа, цього гена позбавлені. Що характерно, ARF також був відсутній в тих клітинах, які поверталися до початку клітинного циклу при блокуванні Rb. У печінці ссавців (єдиному органі людини, здатному до регенерації) вміст білка ARF знижено.
В ході експериментів на мишах вчені виявили, що одночасне «відключення» ARF і Rb в міоцитах, ізольованих від м'язової тканини, дозволяє клітинам повернутися в плюрипотентному стану і почати ділення. Після повернення в організм мишей видозмінені клітини змогли об'єднатися з існуючими м'язовими волокнами, утворивши повноцінний новий м'яз. Незабаром експресія Rb відновилася, і ділення клітин припинилося. Міоцити знову «зафіксувалися» в тому стані, з якого вже не могли «перескочити» на початок свого життєвого циклу. Інакше пересаджені клітини ділилися б занадто активно, порушуючи структуру м'яза.
Дослідження в області регенерації ссавців, ініційованої «відключенням» одного або декількох генів, ведуться досить активно. Наприклад, у Вистаровському інституті (Пенсильванія) виростили генетичну лінію мишей, здатних практично без сліду зарощувати наскрізну рану у вусі ("Миша невбивана: Генне загоєння ").
Робота вчених зі Стенфордського університету, результати якої опубліковані в журналі Cell Stem Cell, продемонструвала, що тимчасове блокування всього двох генів здатне повернути ссавцям втрачену в ході еволюції здатність до регенерації. Ключове слово тут - «тимчасово». Видалення білків, відповідальних за придушення зростання ракових клітин, може призвести до досить неприємних наслідків. Тоді як контрольоване «відключення» цілком здатне стати незамінним терапевтичним інструментом.
У планах дослідників - з'ясувати, як описана методика буде працювати з іншими типами клітин (наприклад, в тканинах серця або підшлункової залози) і спробувати використовувати контрольовану проліферацію клітин для відновлення пошкоджених тканин і терапії різних захворювань.
За прес-релізом Stanford School of Medicine