Fornyelsen av tapte organer i dyr er et mysterium som har bekymret forskere siden antikken. Inntil nylig ble det antatt at bare de laveste artene av levende vesener er utstyrt med denne praktfulle egenskapen: en øgle vokser en avskåret hale, noen ormer kan skjæres i små biter, og hver vil vokse til en hel orm - det er mange eksempler.
Men tross alt gikk utviklingen av den levende verden fra lavere organismer til mer og mer høyt organiserte, så hvorfor forsvant denne egenskapen på et tidspunkt? Og gikk det tapt?
Lernaean hydra, Medusa the Gorgon eller vår trehodede slange Gorynych, hvis “selvhelbredende” hoder utrettelig ble hugget av Ivan Tsarevich, er mytiske figurer, men de er tydelig i “slektskap” med veldig virkelige skapninger.
Disse inkluderer for eksempel newts - en art med halefamfibier, som med rette regnes som et av de eldste dyrene på jorden. Deres fantastiske funksjon er muligheten til å regenerere - å gjenvinne skadede eller mistede haler, poter, kjever.
Videre blir det skadede hjertet, øyevevet og ryggmargen restaurert. Av denne grunn er de uunnværlige for laboratorieforskning, og nyheter blir sendt sjeldnere ut i verdensrommet enn hunder og aper. Mange andre skapninger har de samme egenskapene.
Så sebrafisk rerio svart og hvitt, bare 2-3 cm langt, har en tendens til å gjenopprette deler av finnene, øynene og til og med gjenopprette cellene i sitt eget hjerte, kuttet ut av kirurger under eksperimenter med regenerering. Det samme kan sies for andre fiskeslag.
De klassiske eksemplene på regenerering er øgler og rumpetroll som gjenoppbygger en tapt hale; kreps og krabber som vokser tapte klør; snegler som kan vokse nye "horn" med øynene; salamandere, som naturlig erstatter den amputerte poten; havstjerner som gjenfinner sine avskårne stråler
Salgsfremmende video:
Forresten, et nytt dyr kan utvikle seg fra en stråle som har blitt revet av, som en skjæring. Men mester for regenerering var flatormen, eller planaria. Hvis du skjærer det i to, vokser det manglende hodet på den ene halvdelen av kroppen, og halen på den andre, det vil si, to helt uavhengige levedyktige individer dannes.
Og utseendet på en helt ekstraordinær, tohodet og tohertet planaria er mulig. Dette vil skje hvis langsgående kutt blir gjort i for- og bakenden og ikke lar dem vokse sammen. Til og med 1/280 av kroppsdelen av denne ormen vil gjøre et nytt dyr!
I lang tid så folk våre mindre brødre og, for å være ærlige, misunnelig i det skjulte. Og forskere gikk fra fruktløs observasjon til analyse og prøvde å avsløre lovene om denne "selvhelbredelsen" og "selvhelbredelsen" av dyr.
Den første som prøvde å bringe vitenskapelig klarhet i dette fenomenet, var den franske naturforskeren Rene Antoine Reaumur. Det var han som introduserte i vitenskapen begrepet "regenerering" - restaurering av en tapt del av kroppen med dens struktur (fra latin ge - "igjen" og generatio - "fremvekst") - og gjennomførte en serie eksperimenter. Hans arbeid med benregenerering i kreft ble publisert i 1712. Akk, kollegene ga ikke oppmerksomhet til henne, og Reaumur forlot disse studiene.
Bare 28 år senere fortsatte den sveitsiske naturforskeren Abraham Tremblay sine eksperimenter på foryngelse. Den skapningen han eksperimenterte med hadde ikke en gang navn på den tiden. Videre visste forskere ennå ikke om det var et dyr eller en plante. Den hule stilken med tentakler, med bakenden festet til glasset i akvariet eller til vannplanter, viste seg å være et rovdyr, og også ganske fantastisk.
I forskerens eksperimenter ble individuelle fragmenter av kroppen til en liten rovdyr omgjort til uavhengige individer - et fenomen som bare var kjent i planteverdenen. Og dyret fortsatte å forbløffe naturforskeren: på stedet for langsgående kutt i fronten av leggen, laget av forskeren, vokste det nye tentakler, og ble til et "mangehodet monster", en miniatyr mytisk hydra, som ifølge de gamle grekere, Hercules kjempet.
Overraskende at laboratoriedyret fikk samme navn. Men hydraen som ble undersøkt hadde enda mer fantastiske trekk enn den lernaiske navnebroren. Hun har vokst til hele 1/200 av sin en centimeter store kropp!
Virkeligheten oversteg eventyrene! Men fakta som er kjent i dag for alle skolebarn, publisert i 1743 i "Proceedings of the Royal Society of London", virket upålitelig for den vitenskapelige verden. Og så støttet Tremblay av denne tiden den allerede autoritative Reaumur, som bekrefter påliteligheten til forskningen hans.
Det "skandaløse" emnet vakte umiddelbart oppmerksomhet fra mange forskere. Og snart viste listen over dyr med evne til å regenerere seg ganske imponerende. Riktig nok trodde man i lang tid at bare de laveste levende organismer har en selvfornyelsesmekanisme. Forskere oppdaget da at fugler kan vokse nebber, mens unge mus og rotter kan vokse haler.
Selv pattedyr og mennesker har vev med stort potensial i dette området - mange dyr skifter regelmessig pelsen, skalaene til den menneskelige overhuden blir fornyet, klippet hår og barberte skjegg vokser.
Mennesket er en skapning ikke bare ekstremt nysgjerrig, men også lidenskapelig villig til å bruke all kunnskap til sitt eget beste. Derfor er det ganske forståelig at på et visst stadium i studiet av mysteriene om regenerering oppsto spørsmålet: hvorfor skjer dette, og er det mulig å forårsake regenerering kunstig? Og hvorfor mistet høyere pattedyr nesten denne evnen?
For det første bemerket ekspertene at regenerering er nært knyttet til dyrets alder. Jo yngre den er, jo lettere og raskere blir skadene reparert. I en rumpetroll vokser den manglende halen lett tilbake, men tapet av en gammel froskebein gjør den deaktivert.
Forskere undersøkte fysiologiske forskjeller, og metoden som ble brukt av padder for "selvreparasjon" ble tydelig: det viste seg at i de tidlige stadiene av utviklingen er cellene til en fremtidig skapning umodne, og retningen for deres utvikling kan godt endres. Eksperimenter på froskeembryoer har for eksempel vist at når et embryo bare har noen hundre celler, kan et stykke vev som er bestemt til å bli en hud, kuttes ut av det og plasseres i et område av hjernen. Og dette vevet … vil bli en del av hjernen!
Hvis en slik operasjon utføres med et mer modent embryo, vil hud fremdeles utvikle seg fra hudceller - midt i hjernen. Derfor har forskere konkludert med at skjebnen til disse cellene allerede er forhåndsbestemt. Og hvis det ikke er noen vei tilbake til cellene i de fleste høyere organismer, kan amfibiecellene snu tiden og gå tilbake til det øyeblikket bestemmelsesstedet deres kunne endres.
Hva er dette fantastiske stoffet som gjør at amfibier kan "selvreparere"? Forskere har funnet ut at hvis en newt eller salamander mister potene, så i det skadede området av kroppen, mister cellene i bein, hud og blod sine særpreg.
Alle sekundære "nyfødte" celler, som kalles blastema, begynner å dele seg intenst. Og i samsvar med kroppens behov, blir de celler i bein, hud, blod … for å bli til slutt en ny tass. Og hvis du i øyeblikket "selvreparerer" kobler du tretinsyre (syre av vitamin A), så stimulerer dette de regenererende evnene til frosker så mye at de vokser tre ben i stedet for en tapt.
I lang tid forble det et mysterium hvorfor regenereringsprogrammet ble undertrykt hos varmblodige dyr. Det kan være flere forklaringer. Den første koker ned til det faktum at varmblodige mennesker har litt andre prioriteringer for å overleve enn kaldblodige. Arksår ble viktigere enn total regenerering, da det reduserte sjansene for dødelig blødning når de ble skadet og innføringen av en dødelig infeksjon.
Men det kan være en annen forklaring, mye mørkere - kreft, det vil si den raske utvinningen av et stort område med skadet vev innebærer fremveksten av de samme raskt delende cellene på et bestemt sted. Det er dette som blir observert under utbruddet og veksten av en ondartet svulst. Derfor tror forskere at det har blitt viktig for kroppen å ødelegge celler som raskt deler seg, og derfor har mulighetene for rask regenerering blitt undertrykt.
Doktor i biologiske vitenskaper Petr Garyaev, akademiker ved det russiske akademiet for medisinske og tekniske vitenskaper, sier: "Det (fornyelse) har ikke forsvunnet, bare høyere dyr, inkludert mennesker, viste seg å være mer beskyttet mot ytre påvirkninger og fullstendig regenerering var ikke så nødvendig."
Til en viss grad har den overlevd: sår og kutt er helbredet, skallet hud blir gjenopprettet, håret vokser og leveren regenererer delvis. Men den avskårne hånden vokser ikke lenger, akkurat som de indre organene ikke vokser i stedet for de som har sluttet å fungere. Naturen glemte ganske enkelt hvordan du gjør det. Kanskje vi burde minne henne på dette.
Som alltid hjalp Hans Majestet Sjanse. Immunolog Helene Heber-Katz fra Philadelphia ga en gang laboratorieassistenten sin den vanlige oppgaven: å stikke hull på ørene på laboratoriemus for å merke dem. Et par uker senere kom Heber-Katz til musene med ferdige etiketter, men … fant ikke hull i ørene.
Vi gjorde det igjen og fikk samme resultat: ingen antydning til et leget sår. Musenes kropp regenererte vev og brusk ved å fylle ut hullene de ikke trengte. Herber-Katz kom med den eneste riktige konklusjonen fra dette: blastema er til stede i de skadede områdene i ørene - de samme ikke-spesialiserte celler som hos amfibier.
Men mus er pattedyr, de skal ikke ha den evnen. Eksperimenter på de uheldige gnagerne fortsatte. Forskere skar av seg haler for mus og … fikk 75 prosent regenerering! Riktig nok prøvde ingen en gang å kutte av "pasientene" labbene av en åpenbar grunn: uten cauterisering vil musen ganske enkelt dø av kraftig blodtap lenge før regenereringen av den tapte lemmen begynner (om i det hele tatt). Og moxibustion utelukker utseendet til blastema. Så det var ikke mulig å finne ut en fullstendig liste over musens regenererende evner. Vi har imidlertid allerede lært mye.
Det var sant en "men". Dette var ikke vanlige husmus, men spesielle kjæledyr med skadet immunforsvar. Den første konklusjonen fra hennes eksperimenter Heber-Katz gjorde dette: regenerering er iboende bare hos dyr med ødelagte T-celler - celler i immunsystemet.
Her er hovedproblemet: amfibier har det ikke. Dette betyr at ledetråden til dette fenomenet er forankret i immunforsvaret. Den andre konklusjonen: pattedyr har de samme gener som er nødvendige for vevsregenerering som amfibier, men T-celler lar ikke disse genene fungere.
Den tredje konklusjonen: organismer hadde opprinnelig to metoder for å leges fra sår - immunforsvaret og regenerering. Men i løpet av evolusjonen ble de to systemene uforenlige med hverandre - og pattedyr valgte T-celler fordi de er viktigere, siden de er kroppens viktigste våpen mot svulster.
Hva er nytten av å kunne gro igjen en tapt hånd hvis kreftceller samtidig vokser raskt i kroppen? Det viser seg at immunforsvaret, samtidig som det beskytter oss mot infeksjoner og kreft, undertrykker vår evne til "selvreparasjon".
Men er det virkelig umulig å komme på noe, fordi du virkelig ikke bare ønsker foryngelse, men gjenoppretting av kroppens livsbærende funksjoner? Og forskere har funnet, hvis ikke et universalmiddel for alle sykdommer, så muligheten til å bli litt nærmere naturen, takket være ikke blastema, men stamceller. Det viste seg at mennesker har et annet prinsipp om fornyelse.
I lang tid var det kjent at bare to typer av cellene våre kan regenerere - blod og leverceller. Når embryoet fra et hvilket som helst pattedyr utvikler seg, blir noen av cellene utelatt fra spesialiseringsprosessen.
Dette er stamceller. De har evnen til å fylle på blod eller døende leverceller. Benmarg inneholder også stamceller, som kan bli muskler, fett, bein eller brusk, avhengig av hvilke næringsstoffer som blir gitt dem på laboratoriet.
Nå måtte forskerne teste empirisk om det er en sjanse til å "lansere" den "instruksjonen" som er registrert i DNAet til hver av cellene våre for å vokse nye organer. Eksperter var overbevist om at du bare trenger å tvinge kroppen til å "slå på" dens evne, og da vil prosessen ta vare på seg selv. Det er sant at muligheten til å vokse lemmer umiddelbart får et midlertidig problem.
Det en liten kropp lett klarer er utenfor en voksnes kraft: volum og størrelse er mye større. Vi kan ikke gjøre som newts gjør: danne en veldig liten lem og vokse den deretter. For dette trenger amfibier bare et par måneder, før en person skal vokse et nytt ben til normal størrelse, ifølge beregningen av den engelske forskeren Jeremy Brox, tar det minst 18 år …
Men forskere har funnet mye arbeid for stamceller. Først må du imidlertid si hvordan og hvor de er hentet fra. Forskere vet at det største antallet stamceller finnes i benmargen i bekkenet, men hos alle voksne har de allerede mistet sine opprinnelige egenskaper. Den mest lovende er ressursen til stamceller hentet fra navlestrengsblod.
Men etter fødselen kan forskere bare samle inn 50 til 120 ml slikt blod. Fra hver 1 ml frigjøres 1 million celler, men bare 1% av dem er stamfaderceller. Denne personlige reserven til kroppens gjenopprettende reserve er ekstremt liten og derfor uvurderlig. Derfor er stamceller hentet fra hjernen (eller andre vev) av embryoer - et abortmateriale, uansett hvor trist det er å snakke om det.
De kan isoleres, plasseres i vevskultur, der reproduksjonen vil begynne. Disse cellene kan leve i kultur i over et år og kan brukes til enhver pasient. Stamceller kan isoleres fra navlestrengsblod og fra hjernen til voksne (for eksempel under nevrokirurgi).
Og det kan isoleres fra hjernen til nylig avdøde, siden disse cellene er resistente (sammenlignet med andre celler i nervevevet), blir de bevart når nevronene allerede har degenerert. Stamceller ekstrahert fra andre organer, for eksempel nasopharynx, er ikke så allsidige når det gjelder anvendelse.
Unødvendig å si, denne retningen er fantastisk lovende, men har ennå ikke blitt utforsket fullt ut. I medisin er det nødvendig å måle syv ganger, og deretter sjekke i ti år for å forsikre deg om at et universalmiddel ikke medfører noen problemer, for eksempel et immunskifte. Onkologer sa ikke sitt tungtveiende "ja" heller. Men likevel er det allerede suksesser, men bare på nivå med laboratorieutviklingen, eksperimenter med høyere dyr.
Ta for eksempel tannbehandling. Japanske forskere har utviklet et behandlingssystem basert på gener som er ansvarlige for veksten av fibroblaster - selve vevene som vokser rundt tennene og holder dem. De testet metoden sin på en hund som tidligere hadde utviklet alvorlig periodontal sykdom.
Når alle tennene falt ut, ble de berørte områdene behandlet med et stoff som inkluderer de samme genene og agar-agar - en syreblanding som gir et næringsmedium for cellemultiplikasjon. Seks uker senere brøt hundens hender ut.
Den samme effekten ble observert i en ape med tenner kuttet til basen. I følge forskere er metoden deres mye billigere enn proteser, og lar for et stort antall mennesker bokstavelig talt returnere tennene. Spesielt når du tenker på at etter 40 år er 80% av verdens befolkning utsatt for periodontal sykdom.
I en annen serie eksperimenter ble tannkammeret fylt med dentin sagflis (spiller rollen som en induktor) med bindevevet i tannkjøttet (amphodont) som et reaktivt materiale. Og amfodontet ble også til dentin. Britiske tannleger håper i nær fremtid å gå fra vellykkede eksperimenter på mus til videre laboratorieforskning. Etter konservative estimater vil "stamimplantater" koste det samme som konvensjonelle proteser i England - fra £ 1500 til £ 2000.
Studier har vist at personer som har nyresvikt trenger å returnere bare 10% av nyrecellene til livet for å slutte å stole på en dialysemaskin.
Og forskning i denne retningen har pågått i mange år. Hvor viktig det er - ikke å sy, men for å vokse igjen, ikke å sitte på piller, men for å gjenopprette en sunn funksjon på grunn av kroppens skjulte evner.
Spesielt er det funnet en måte å dyrke nye betaceller i bukspyttkjertelen som produserer insulin, noe som lover millioner av diabetikere å kvitte seg med daglige injeksjoner. Og eksperimenter om muligheten for å bruke stamceller i kampen mot diabetes er allerede i fullføringsfasen.
Det arbeides også med å opprette midler som inkluderer regenerering. Ontogeny har utviklet en vekstfaktor kalt OP1 som snart vil være tilgjengelig for salg i Europa, USA og Australia. Det stimulerer veksten av nytt beinvev. OP1 vil hjelpe i behandlingen av komplekse brudd der de to delene av det ødelagte beinet er for langt ute av linje med hverandre og derfor ikke kan leges.
Ofte i slike tilfeller amputeres lemmet. Men OP1 stimulerer beinvev slik at det begynner å vokse og fyller gapet mellom delene av det ødelagte beinet. Ved det russiske instituttet for traumatologi og ortopedi skaffer forskere stamceller fra benmargen. Etter 4-6 ukers reproduksjon i kultur blir de transplantert inn i leddet, hvor de rekonstruerer bruskoverflatene.
For noen år siden ga en gruppe britiske genetikere en sensasjonell uttalelse: De begynner arbeidet med å klone hjertet. Hvis eksperimentet er vellykket, vil det ikke være behov for vevstransplantasjoner. Men det er usannsynlig at bølgenetikk vil være begrenset til regenerering av bare indre organer, og forskere håper at de vil lære å "vokse" lemmer for pasienter.
Innenfor gynekologi har stamceller også et stort løfte. Dessverre er mange unge kvinner i dag dømt til ufruktbarhet: eggstokkene deres har sluttet å produsere egg.
Dette betyr ofte at bassenget med celler som folliklene oppstår fra har blitt tømt. Derfor er det nødvendig å se etter mekanismer som fyller dem på. De første oppmuntrende resultatene på dette området har dukket opp nylig.
Forskere ser allerede hvordan mennesker som har fått diagnosen skrumplever i leveren kan reddes. De mener at i noen stadier av sykdomsutviklingen kan transplantasjon av et helt organ erstattes av introduksjon av bare stamceller (gjennom arteriesjiktet, direkte punkteringer, direkte celletransplantasjon i levervevet). Spesialister fra Center for Surgery of the Russian Academy of Medical Sciences har startet en pilotstudie, og de første resultatene er oppmuntrende.
Veldig interessant foreløpig utvikling er utført av ukrainske forskere innen hjerte- og karsykdommer. Allerede i dag har de samlet eksperimentelle bevis på at introduksjon av stamceller til pasienter med hjerteinfarkt eller alvorlig iskemi er en lovende behandlingsmetode.
De første kliniske eksperimentene med stamcelletransplantasjon, som begynte ved University of Pittsburgh i USA, har også gitt gode resultater hos kritisk syke pasienter som har fått iskemisk eller hemorragisk hjerneslag. Etter celleterapi er nevrologisk rehabilitering tydelig synlig i dem.
Dessverre er den skremmende statistikken over antall barn med intrauterin hjerneskade, inkludert cerebral parese, veldig kjent. Det er allerede bevist at hvis slike barn starter stamcelletransplantasjon (eller terapi som har som mål å stimulere dem, det vil si å lokalisere egne, endogene celler i det berørte området), så observeres det ofte etter det første leveåret at selv med bevaring av anatomiske av hjernefeil har barn minimale nevrologiske symptomer.
Effektivt utviklede stamcelletransplantasjonsteknologier kan endre livene våre fullstendig. Men dette er fremtiden, og i dag har dette kunnskapsområdet ikke en gang sitt eget navn, bare alternativer: "celleterapi", "stamcelletransplantasjon", "regenereringsmedisin", til og med "vevsteknikk" og "orgelteknikk".
Men det er allerede mulig å regne opp alle mulighetene for denne nye retningen. Det er ikke uten grunn at de sier at XXI-tallet vil være preget av biologi, og kanskje opplevelsen av fornyelse, bevart i millioner av år av amfibier og protosoer, vil hjelpe menneskeheten.
