Az állatokban elvesztett szervek regenerálása rejtély, amely az ókor óta aggasztja a tudósokat. A közelmúltig azt hitték, hogy csak az élőlények legalacsonyabb fajai kapják meg ezt a csodálatos tulajdonságot: a gyík levágott farokból növekszik, egyes férgeket apróra lehet darabolni, és mindegyikből egész féreg lesz - sok példa található.
De elvégre az élő világ evolúciója az alacsonyabb organizmusokról egyre jobban szervezett szervezetekre ment, miért tűnt el ez a tulajdonság valamilyen szakaszban? És elveszett?
A Lernaean hydra, a Gorgon Medusa vagy a háromfejű kígyó Gorynych, akinek „öngyógyító” fejeit fáradhatatlanul levágta Ivan Tsarevich, mitikus karakterek, ám nyilvánvalóan „rokonságban” vannak nagyon valódi lényekkel.
Ide tartoznak például az üstökösök - a farkú kétéltűek fajai, amelyeket jogosan tartanak a Föld egyik legősibb állatának. Csodálatos tulajdonságuk a regenerálódás képessége - megsérült vagy elveszett farok, mancsok, állkapocsok újratörlesztése.
Ezenkívül a sérült szív, a szemszövet és a gerincvelő is helyreáll. Ezért nélkülözhetetlenek a laboratóriumi kutatásokhoz, és az úszók nem ritkábban kerülnek az űrbe, mint a kutyák és a majmok. Sok más lénynek ugyanazok a tulajdonságai vannak.
Tehát a fekete-fehér, csak 2-3 cm hosszú fekete-fehér zebrafish hajlamosak az uszonyok, a szem egyes részeinek regenerálására és a saját szívük sejtjeinek helyreállítására, amelyeket a sebészek vágtak ki a regenerációs kísérletek során. Ugyanez mondható el más típusú halak esetében is.
A regeneráció klasszikus példái a gyíkok és az oroszpórák, amelyek újjáépítik az elveszett farkot; rákok és rákok, amelyek elveszített karomot növesztenek; csiga, amely képes a szemével új "szarv" növekedésére; szalamandra, amely természetesen helyettesíti az amputált mancsot; tengeri csillagok regenerálják elvágott sugaraikat.
Promóciós videó:
Egyébként egy új állat a levágott sugárból fejlődhet ki, mint egy vágás. De a regeneráció bajnokát a laposhernyó vagy planária jelentette. Ha felére vágja, akkor a hiányzó fej a test egyik felén növekszik, a másik oldalán a farok, vagyis két teljesen független életképes egyed alakul ki.
És lehetséges egy teljesen rendkívüli, kétfejű és kétirányú planáris megjelenése. Ez akkor fordul elő, ha hosszanti vágásokat végeznek elülső és hátsó végükön, és nem engedik, hogy együtt növekedjenek. A féreg akár 1/280 testről is új állatot fog készíteni!
Az emberek hosszú ideig figyelték kisebb testvéreinket, és őszintén szólva, titokban irigyelték. A tudósok pedig a gyümölcstelen megfigyelésről az elemzésre mozogtak, és megpróbálták feltárni az állatok ezen "öngyógyító" és "öngyógyító" törvényeit.
Rene Antoine Reaumur a francia természettudós elsőként próbálta tudományos egyértelművé tenni ezt a jelenséget. Ő volt az, aki bevezette a tudományba a "regeneráció" kifejezést - az elveszített testrész szerkezetének helyreállítását (latin ge - "újra" és generatio - "megjelenés") - és kísérleteket folytatott. A rákos lábak regenerációjával kapcsolatos munkáját 1712-ben tették közzé. Sajnos a kollégák nem figyeltek rá, és Reaumur abbahagyta ezeket a tanulmányokat.
Csak 28 évvel később, Abraham Tremblay svájci természettudós folytatta a regenerációs kísérleteit. A teremtménynek, amelyen kísérletezett, még akkor sem volt neve. Sőt, a tudósok még nem tudták, hogy ez állat vagy növény. A csápokkal ellátott üreges szár, amelynek hátsó vége az akvárium üvegéhez vagy a vízinövényekhez van rögzítve, ragadozónak bizonyult, és meglehetősen csodálatos is.
A kutató kísérleteiben a kis ragadozó test egyes darabjai független egyénekké váltak - ez a jelenség csak a növényvilágban volt ismert. És az állat továbbra is meghökkent a természettudóson: a borjú elülső végén, a tudós által készített hosszanti vágások helyén, új csápjai nőttek fel, amely egy "többfejű szörnyré" vált, egy miniatűr mitikus hidrává, amely az ókori görögök szerint Hercules harcolt.
Nem meglepő, hogy a laboratóriumi állat ugyanazt a nevet kapta. De a vizsgált hidrának még csodálatosabb tulajdonságai voltak, mint a lernaeai nevében. Egy centiméteres testének egészen akár 1/200-ig is felnőtt!
A valóság meghaladta a tündérmeséket! De azok a tények, amelyek ma minden iskolásnak ismertek, és amelyeket 1743-ban a Londoni Királyi Társaság folyóiratában tettek közzé, hihetetlennek tűntek a tudományos világ számára. És akkor Tremblay ekkor támogatta a már hiteles Reaumur-ot, megerősítve kutatásának megbízhatóságát.
A "botrányos" téma azonnal felkeltette sok tudós figyelmét. És hamarosan meglehetősen lenyűgöző lett a regenerálódni képes állatok listája. Igaz, sokáig azt hitték, hogy csak a legalacsonyabb élő szervezetek rendelkeznek önmegújító mechanizmussal. A tudósok ezután felfedezték, hogy a madarak csőröt tehetnek, míg fiatal egerek és patkányok farok nőhetnek.
Még az emlősöknek és az embereknek a szövete is nagy potenciállal rendelkezik ezen a területen - sok állat rendszeresen megváltoztatja a szőrét, megújul az emberi bőr felülete, levágják a haját és a borotvált szakállt.
Az ember nem csak rendkívül kíváncsi lény, hanem szenvedélyesen hajlandó bármilyen tudást saját maga érdekében felhasználni. Ezért teljesen érthető, hogy a regeneráció rejtélyeinek tanulmányozása egy bizonyos szakaszában felmerült a kérdés: miért történik ez és lehetséges-e a regeneráció mesterségesen okozni? És miért veszítették el a magasabb emlősök ezt a képességet?
A szakértők először megjegyezték, hogy a regeneráció szorosan kapcsolódik az állat életkorához. Minél fiatalabb, annál könnyebben és gyorsabban javítható a sérülés. Egy ebédlőben a hiányzó farok könnyen visszatér, de egy öreg béka lábának elvesztése akadályozza azt.
A tudósok megvizsgálták a fiziológiai különbségeket, és egyértelművé vált a kétéltűek által az „önjavításra” alkalmazott módszer: kiderült, hogy a fejlődés korai szakaszában egy jövőbeli lény sejtjei éretlenek, és fejlődésük iránya megváltozhat. Például a békaembriókkal végzett kísérletek kimutatták, hogy ha az embriónak csak néhány száz sejtje van, akkor egy bőrből szövetdarabot ki lehet vágni belőle, és az agy területére el lehet helyezni. És ez a szövet … az agy részévé válik!
Ha egy ilyen műveletet érettebb embrióval hajtanak végre, akkor a bőr még mindig a bőrsejtekből alakul ki - közvetlenül az agy közepén. Ezért a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy ezen sejtek sorsa már előre meghatározott. És ha a legtöbb magasabb organizmus sejtjeinek nincs visszaút, akkor a kétéltűek sejtjei visszafordíthatják az időt, és visszatérhetnek ahhoz a pillanathoz, amikor rendeltetési helyük megváltozhat.
Mi ez a csodálatos anyag, amely lehetővé teszi a kétéltűek "önjavulását"? A tudósok úgy találták, hogy ha egy gőte vagy szalamander elveszíti mancsát, akkor a test sérült részén a csont, a bőr és a vér sejtjei elveszítik megkülönböztető tulajdonságaikat.
Az összes másodlagos "újszülött" sejt, amelyet blastemának hívnak, intenzíven osztódni kezd. És a test igényeinek megfelelően csont-, bőr-, vér-sejtekké válnak … hogy végül új mancs legyen. És ha az "önjavítás" pillanatában összekapcsolják a tretinoinsavat (az A-vitamin sav), akkor ez annyira serkenti a békák regenerációs képességeit, hogy egy elveszett helyett három lábot nőnek.
Régóta rejtély maradt, hogy miért szüntették meg a melegvérű állatok regenerációs programját. Több magyarázat is lehet. Az első abból a tényből fakad, hogy a melegvérű embereknek kissé eltérő prioritása van a túlélésre, mint a hidegvérűeknek. A hegesedő seb fontosabbá vált, mint a teljes regeneráció, mivel ez csökkentette a sérült halálos vérzésének esélyét és a halálos fertőzés bevezetését.
Lehet, hogy van egy másik magyarázat is, sokkal sötétebb - a rák, vagyis a sérült szövetek hatalmas területének gyors helyreállítása magában foglalja ugyanazon gyorsan osztódó sejtek megjelenését egy adott helyen. Ezt figyeljük meg egy rosszindulatú daganat kialakulása és növekedése során. Ezért a tudósok úgy vélik, hogy a test számára elengedhetetlenné vált a gyorsan elosztó sejtek elpusztítása, és ezért elvesztették a gyors regeneráció lehetőségeit.
Biológiai tudományok doktora, Petr Garyaev, az Orosz Orvostudományi és Műszaki Tudományos Akadémia akadémikusa:
Bizonyos mértékig fennmaradt: a sebek és a vágások meggyógyulnak, a meghámozott bőr helyreáll, a haj növekszik, és a máj részlegesen regenerálódik. De a levágott kéz már nem növekszik, csakúgy, mint a belső szervek, nem azok növekedése helyett, amelyek már nem működnek. A természet egyszerűen elfelejtette, hogyan kell csinálni. Talán emlékeztetnünk kellene erre.
Mint mindig, Őfelsége esélye segített. A Philadelphiai Helene Heber-Katz immunológus egyszer a laboratóriumi asszisztens számára adta a szokásos feladatot: a laboratóriumi egerek füle átszúrása és címkézésük céljából. Néhány hét múlva Heber-Katz kész címkével jött az egerekhez, de … nem talált lyukakat a füleiben.
Újra megcsináltuk, és ugyanazt az eredményt kaptuk: semmiféle meggyógyult seb semmiféle. Az egerek teste regenerálta a szövetet és a porcot azáltal, hogy kitölti azokat a lyukakat, amelyekre nincs szükségük. Herber-Katz ebből az egyetlen helyes következtetést vonta le: a blastema a fül sérült területein található - ugyanazok a nem specializálódott sejtek, mint a kétéltűek.
Az egerek emlősök, nem kellene ilyen képességgel rendelkezniük. A szerencsétlen rágcsálókkal folytatott kísérletek folytatódtak. A tudósok levágtak farokdarabokat egerek számára és … 75 százalék regenerációt kaptak! Igaz, senki sem próbálta egyértelmű okból levágni a "betegek" mancsát: cauterization nélkül az egér egyszerűen meghal a súlyos vérveszteségben, jóval az elveszett végtag regenerációja megkezdése előtt (ha egyáltalán). És a moxibustion kizárja a blastema megjelenését. Tehát nem volt lehetséges megtalálni az egerek regenerációs képességeinek teljes listáját. Ugyanakkor sokat tanultunk már.
Igaz, volt egy "de". Nem rendes házi egerek voltak, hanem speciális háziállatok sérült immunrendszerrel. Kísérleteinek első következtetése Heber-Katz ezt tette: a regeneráció csak az állatokban rejlik, amelyek elpusztult T-sejteket tartalmaznak - az immunrendszer sejtjei.
Itt van a fő probléma: a kétéltűeknek nincs. Ez azt jelenti, hogy ennek a jelenségnek a nyoma az immunrendszerben gyökerezik. A második következtetés: az emlősöknek ugyanazok a gének vannak, amelyek a szövetek regenerálásához szükségesek, mint a kétéltűek, de a T-sejtek nem engedik ezen gének működését.
A harmadik következtetés: Az organizmusoknak eredetileg két módja volt a sebből történő gyógyulásnak - az immunrendszernek és a regenerációnak. De az evolúció során a két rendszer összeegyeztethetetlenné vált - és az emlősök a T-sejteket választották, mert ezek fontosabbak, mivel ők a test fő fegyvere a daganatok ellen.
Mi a haszna annak, hogy újból elveszíthetjük az elveszített kezét, ha a rákos sejtek ugyanakkor gyorsan növekednek a testben? Kiderült, hogy az immunrendszer, miközben megvéd bennünket a fertőzésektől és a rákotól, ugyanakkor elnyomja az „önjavító” képességünket is.
De valóban lehetetlen-e bármivel kitalálni, mert valóban nemcsak a fiatalításra, hanem a test életmentő funkcióinak helyreállítására is szükség van? És a tudósok azt találták, hogy ha nem csodaszer minden betegséghez, akkor azt a lehetőséget, hogy egy kicsit közelebb kerüljünk a természethez, nem a blastema, hanem az őssejtek révén. Kiderült, hogy az embereknek a regeneráció más elve van.
Régóta ismert volt, hogy sejtjeinknek csak két típusa regenerálódhat - vér- és májsejtek. Bármely emlős embriójának fejlődésekor a sejtek egy részét kihagyják a specializációs folyamatból.
Ezek őssejtek. Képesek feltölteni a vért vagy a haldokló májsejteket. A csontvelő őssejteket is tartalmaz, amelyek izom-, zsír-, csont- vagy porcré válhatnak, attól függően, hogy milyen tápanyagokat kapnak nekik a laboratóriumban.
Most a tudósoknak empirikusan kellett kipróbálniuk, van-e esély az egyes sejteink DNS-ébe rögzített "utasítás" elindítására az új szervek termesztésére. A szakértők meg voltak győződve arról, hogy csak meg kell erőltetni a testet, hogy "kapcsolja be" képességét, és akkor a folyamat maga kezeli. Igaz, hogy a végtagok növekedésének képessége azonnal átmeneti problémává válik.
Amit egy apró test könnyen kezel, túlmutat egy felnőtt hatalma: a térfogat és a méret sokkal nagyobb. Nem tehetjük úgy, mint a gőtefák: alakítsunk ki egy nagyon kis végtagot, majd növesszük. Ehhez a kétéltűeknek csak néhány hónapra van szükségük, ahhoz, hogy egy ember új lábát normál méretűre növekedjen - az angol tudós Jeremy Brox számítása szerint legalább 18 évbe telik …
A tudósok azonban sok munkát találtak az őssejtek számára. Először azonban el kell mondania, hogy honnan és honnan származnak. A tudósok tudják, hogy a legtöbb őssejtet a medence csontvelőjében találják meg, de minden felnőttnél elvesztették eredeti tulajdonságaikat. A legígéretesebb a köldökzsinórvérből nyert őssejtek forrása.
De a szülés után a kutatók csak 50-120 ml ilyen vért tudnak gyűjteni. Mindegyik 1 ml-ből 1 millió sejt szabadul fel, ám ezeknek csak 1% -a progenitor sejt. A test helyreállító tartalékának ez a személyes tartaléka rendkívül kicsi, ezért felbecsülhetetlen. Ezért az őssejteket az embriók agyából (vagy más szöveteiből) nyerik - egy abortusz anyag, függetlenül attól, hogy szomorú beszélni róla.
Elkülöníthetők, szövettenyészetbe helyezhetők, ahol megkezdődik a szaporodás. Ezek a sejtek több mint egy éven keresztül élhetnek a tenyészetben, és bármilyen beteg számára felhasználhatók. Az őssejteket el lehet különíteni a köldökzsinórvérből és a felnőttek agyából (például az idegsebészet során).
És izolálható a közelmúltban elhunyt agyából, mivel ezek a sejtek rezisztensek (az idegszövet más sejtjeivel összehasonlítva), akkor megmaradnak, amikor az idegsejtek már degenerálódtak. Más szervekből, például az orrdugótól kivont őssejtek alkalmazása nem olyan sokoldalú.
Mondanom sem kell, hogy ez az irány fantasztikusan ígéretes, de még nem fedezték fel teljesen. A gyógyászatban hétszer kell mérni, majd tíz éven át újra ellenőrizni, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a csodaszer nem okoz problémát, például immunváltást. Az onkológusok sem mondták súlyos "igen" kérdésüket. Ennek ellenére már vannak sikerek, csak a laboratóriumi fejlesztések szintjén, a magasabb állatokkal végzett kísérletekkel.
Vegyük például a fogászatot. A japán tudósok kifejlesztettek egy kezelési rendszert olyan gének alapján, amelyek felelősek a fibroblasztok növekedéséért - azok a szövetek, amelyek a fogak körül növekednek és azokat tartják. Kísérletezték egy módszerrel egy olyan kutyán, amelyen korábban súlyos parodontális betegség alakult ki.
Amikor az összes fog kialudt, az érintett területeket egy ugyanazon géneket tartalmazó anyaggal kezeltük, valamint agar-agart - egy savkeveréket, amely tápanyagot biztosít a sejtek szaporodásához. Hat héttel később a kutya szárnyai kitörtek.
Ugyanezt a hatást figyelték meg egy majomnál, amelynek fogai az alapra lettek vágva. A tudósok szerint módszerük sokkal olcsóbb, mint a protézis, és először nagyon sok ember számára lehetővé teszi, hogy szó szerint visszaadja a fogaikat. Különösen akkor, ha figyelembe vesszük, hogy 40 év után a világ népességének 80% -a hajlamos periodontális betegségre.
Egy másik kísérletsorozatban a fogkamrát dentin fűrészporral (indukáló szerepet töltve) töltöttük meg az íny kötőszövetével (amfodont), mint reaktív anyaggal. Az amfodont dentinné is vált. A brit fogorvosok a közeljövőben remélik, hogy az egerekkel végzett sikeres kísérletekkel a további laboratóriumi kutatások felé mozognak. Konzervatív becslések szerint a „szárimplantátumok” ugyanolyanba kerülnek, mint Angliában a hagyományos protetikumok - 1500 és 2000 font között.
A tanulmányok kimutatták, hogy a veseelégtelenségben szenvedő embereknek a vesesejteknek csak 10% -át kell életre kelteni, hogy abbahagyja a dialízisgépet.
És ezen irányú kutatás évek óta folyik. Mennyire fontos - nem varrni, hanem újra növekedni, nem tablettákon ülni, hanem az egészséges funkció helyreállítása a test rejtett képességei miatt.
Különösen olyan módszert találtak, hogy új béta-sejteket terjesszenek a hasnyálmirigyben, amelyek inzulint termelnek, és cukorbetegek milliói számára ígéretet tesznek arra, hogy megszabaduljanak a napi injekcióktól. És az őssejtek cukorbetegség elleni küzdelemben való felhasználásának lehetőségével kapcsolatos kísérletek már a befejezés szakaszában vannak.
A regenerációt magában foglaló alapok létrehozásának munkája is folyamatban van. Az Ontogeny kifejlesztette az OP1 nevű növekedési tényezőt, amely hamarosan elérhető lesz Európában, az Egyesült Államokban és Ausztráliában. Serkenti az új csontszövet növekedését. Az OP1 segíti a komplex törések kezelését, amikor a törött csont két darabja túl messze van egymástól, ezért nem tudnak gyógyulni.
Gyakran ilyen esetekben a végtagot amputálják. De az OP1 stimulálja a csontszövet úgy, hogy növekedni kezd, és kitölti a törött csont részeinek réseit. Az Orosz Traumatológiai és Ortopédiai Intézetben a kutatók őssejteket szereznek a csontvelőből. 4-6 hetes reprodukció után a kultúrában átültetik őket az ízületbe, ahol rekonstruálják a porcfelületeket.
Néhány évvel ezelőtt egy brit genetikus csoport szenzációs kijelentést tett: kezdik a szív klónozását. Ha a kísérlet sikeres, akkor nincs szükség szövetátültetésre. De nem valószínű, hogy a hullámgenetika csak a belső szervek regenerálódására korlátozódik, és a tudósok remélik, hogy megtanulják, hogyan kell "növekedni" a végtagok a betegek számára.
A nőgyógyászat területén az őssejtek is nagy ígérettel bírnak. Sajnos manapság sok fiatal nő a meddőségre van ítélve: petefészekük abbahagyta a tojások termelődését.
Ez gyakran azt jelenti, hogy a sejtek halmaza, amelyből a tüszők felbukkannak, kimerült. Ezért meg kell keresni azokat a mechanizmusokat, amelyek kiegészítik őket. Az első biztató eredmények ezen a területen a közelmúltban jelentkeztek.
A tudósok már látják, hogyan lehet megmenteni az embereket, akiknek a májcirrózisát diagnosztizálták. Úgy vélik, hogy a betegség fejlődésének bizonyos szakaszaiban egy egész szerv átültetése helyettesíthető csak őssejtek bevitelével (az artériás ágyon keresztül, közvetlen szúrásokkal, a sejtek közvetlen transzplantációjával a májszövetbe). Az Orosz Orvostudományi Akadémia Sebészeti Központjának szakemberei kísérleti tanulmányt kezdtek, és az első eredmények biztatóak.
Nagyon érdekes előzetes fejlesztéseket az ukrán tudósok végeznek a kardiovaszkuláris betegségek területén. Már ma kísérleti bizonyítékokat halmoztak fel arról, hogy az őssejteknek a miokardiális infarktusban vagy súlyos iszkémiában szenvedő betegek kezelése ígéretes módszer.
Az őssejtátültetéssel kapcsolatos első klinikai kísérletek, amelyek az Egyesült Államokban a Pittsburghi Egyetemen kezdődtek, szintén jó eredményeket hoztak kritikusan betegekben, akik ischaemiás vagy vérzéses stroke-ban szenvedtek. A sejtterápia után a neurológiai rehabilitáció jól látható bennük.
Sajnos az intrauterin agykárosodással járó gyermekek ijesztő statisztikája nagyon jól ismert. Már bebizonyosodott, hogy ha ezek a gyermekek őssejt-transzplantációt kezdenek (vagy stimulációt célzó terápiát, vagyis saját, endogén sejteik lokalizálását az érintett területen), akkor az első életév után gyakran megfigyelhető, hogy még anatómiai megőrzése mellett is Agyhiányok esetén a gyermekeknek minimális neurológiai tüneteik vannak.
A hatékonyan kifejlesztett őssejt-transzplantációs technológiák teljes mértékben megváltoztathatják életünket. De ez a jövő, és ma ezen tudásterületnek még csak a saját neve sem van, csak lehetőségek: "sejtterápia", "őssejtátültetés", "regenerációs orvoslás", akár "szövettechnika" és "szervtechnika".
De már lehetséges felsorolni ennek az új iránynak a lehetőségeit. Nem ok nélkül mondják, hogy a XXI. Századot a biológia fogja jellemezni, és valószínűleg a kétéltűek és a protozoák által millió éveken át megőrzött regenerációs tapasztalatok segítenek az emberiség számára.