Лягушка отрастила ампутированную лапку после медикаментозного лечения

Почти полная конечность сформировалась за 18 месяцев, открывая захватывающие возможности для человеческих пациентов. Лягушка отрастила потерянную лапу после лечения лекарственным коктейлем, что является значительным достижением регенеративной медицины.

Африканская когтистая лягушка, которая от природы не способна к регенерации конечностей, проходила лечение препаратами в течение всего 24 часов, что привело к 18-месячному периоду отрастания функциональной лапы. Эта демонстрация позволяет предположить, что в будущем препараты могут быть использованы для включения подобных неиспользованных способностей к регенерации у пациентов, чтобы восстановить ткани или органы, утраченные в результате болезни или травмы.

"Очень интересно видеть, что выбранные нами препараты помогли создать почти полноценную конечность", - говорит Нироша Муруган из Университета Тафтса в Массачусетсе и первый автор статьи. "Тот факт, что для запуска многомесячного процесса регенерации потребовалось лишь кратковременное воздействие препаратов, говорит о том, что лягушки и, возможно, другие животные обладают дремлющими способностями к регенерации, которые можно привести в действие".

Многие существа способны полностью регенерировать хотя бы некоторые конечности, включая саламандр, морских звезд, крабов и ящериц. Плоские черви даже могут быть разрублены на части, каждая из которых восстанавливает целый организм.

У людей есть некоторые способности к регенерации - печень может вырасти до полного размера после сокращения наполовину, а дети могут отрастить кончики пальцев. Однако потеря большой, сложной конечности не может быть восстановлена никаким естественным процессом у млекопитающих. Быстрое образование рубцовой ткани защищает нас от потери крови и инфекции, но также препятствует отрастанию.

В последнем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые ампутировали заднюю лапу лягушки и заключили рану в силиконовый колпачок, содержащий коктейль из пяти препаратов. Каждый из препаратов имел свою цель, включая уменьшение воспаления и выработку коллагена, чтобы остановить рост рубцовой ткани. Препараты также были направлены на стимулирование роста новых нервных волокон, кровеносных сосудов и мышц.

Эксперимент был повторен на десятках лягушек, и у многих из них наблюдался резкий рост тканей, причем у многих была воссоздана почти полностью функциональная нога, включая костную ткань и даже пальцеподобные структуры на конце конечности.

Отросшая конечность двигалась, реагировала на прикосновения, и лягушки могли использовать ее для плавания.

В первые несколько дней лечения ученые наблюдали активацию молекулярных путей, которые обычно используются для формирования конечностей у развивающегося эмбриона. Они считают, что взрослые люди все еще сохраняют информацию, необходимую для создания структур тела, и что теоретически должно быть возможно задействовать эту спящую способность.

"Покрытие открытой раны жидкой средой под [силиконовым колпачком] с правильным лекарственным коктейлем может дать необходимые первые сигналы, чтобы запустить процесс регенерации", - сказал Майкл Левин, профессор биологии имени Ванневара Буша и директор Центра открытий Аллена в Тафтсе. Теперь команда планирует проверить эту методику на млекопитающих.

Боб Ланза, глава Astellas Global Regenerative Medicine, который не принимал участия в исследовании, назвал этот прогресс "удивительным достижением".

"Это исследование имеет чрезвычайно интересные последствия для регенеративной медицины", - сказал Ланза. "Хотя лягушки обладают гораздо большей способностью к регенерации, чем люди, это очень важный первый шаг. При правильном сочетании лекарств и факторов подобный подход может потенциально стимулировать регенерацию и восстановить утраченные функции у людей".

Майкл Шнайдер, профессор кардиологии в Имперском колледже Лондона, сказал, что полученные результаты могут найти применение в других областях регенерации, например, в возможности заживления без рубцов после сердечного приступа. "Эти результаты весьма интригующи для регенеративной медицины человека, помимо их последствий для конечности", - сказал он. "Как признают авторы, решающим шагом, который необходимо сделать до проведения каких-либо испытаний на людях, будет доказательство того, что этот подход, возможно, с дальнейшими доработками, может быть применен и к млекопитающим".