Айнур Ермагамбетова Группа американских биологов выявила универсальный генетический механизм, отвечающий за регенерацию тканей у эволюционно далеких видов животных. Открытие может стать основой для разработки методов генной терапии, направленных на восстановление утраченных конечностей у людей. Результаты межотраслевого исследования опубликованы в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Научный проект объединил специалистов из трех лабораторий. Биолог из Университета Уэйк-Форест Джош Карри изучал мексиканских саламандр – аксолотлей. Хирург Дэвид Браун из Университета Дьюка исследовал регенерацию тканей у мышей, а Кеннет Посс из Висконсинского университета в Мэдисоне анализировал рыб данио-рерио. Сравнительный анализ позволил обнаружить единые биологические программы, запускающие клеточное восстановление у совершенно разных организмов.
По данным медицинской статистики, ежегодно в мире проводится более миллиона ампутаций из-за травм, онкологических и сосудистых заболеваний, включая осложнения диабета. На фоне общего старения населения потребность в медицинских решениях, способных заменить традиционные протезы и вернуть пациентам полноценную моторику, постоянно растет.
В ходе экспериментов исследователи установили, что ключевую функцию в процессе отращивания конечностей выполняют гены группы SP. Модельные животные были выбраны из-за их природных особенностей. Аксолотли способны полностью восстанавливать лапы, хвост и фрагменты внутренних органов. У данио-рерио зафиксирована способность к быстрой регенерации плавников, сердца и нервной ткани. Мыши, как и люди, могут восстанавливать кончики пальцев при условии сохранения ногтевого ложа.
Ученые зафиксировали, что в формирующемся эпидермисе всех трех видов активно экспрессируются гены SP6 и SP8. Чтобы проверить их функцию, лаборатория Джоша Карри применила технологию редактирования генома CRISPR, удалив участок SP8 из ДНК аксолотля. В результате земноводное потеряло способность отращивать костную ткань. Аналогичный сбой произошел у мышей при блокировке соответствующих сегментов генома.
На базе полученных данных исследовательская группа Дэвида Брауна использовала энхансер регенерации из ДНК данио-рерио для создания экспериментальной вирусной терапии. Препарат обеспечил доставку в организм молекулы FGF8 – белка, выработка которого в норме стимулируется геном SP8. Введение терапии позволило запустить рост костной ткани фаланг у мышей, частично компенсировав отсутствие нужного гена.
Авторы исследования подчеркивают, что адаптация технологии для лечения людей потребует длительных клинических испытаний. «Данный генный подход представляет собой новое направление, которое в будущем дополнит междисциплинарные решения по регенерации человеческих тканей», – отметил Джош Карри, добавив, что успех эксперимента стал возможен исключительно благодаря обмену данными между специалистами по разным видам животных.
