Регенерация частей тела — наше будущее
Кишечнодышащие черви обладают невероятной способностью к регенерации. У людей и этих червей много общих генов, поэтому ученые изучают последних в надежде когда-нибудь стимулировать регенерацию и у людей. Способность к регенерации частей тела всегда была увлекательной перспективой, вдохновляющей таких персонажей, как Росомаха, которые могут мгновенно исцелять себя и восстанавливать потерянные части тела. И теперь регенерация вдохновляет научные исследования. Многие виды животного царства могут регенерировать: членистоногие (например, скорпионы) могут выращивать придатки. Некоторые кольчатые черви могут регенерировать всего лишь из нескольких сегментов своего тела. Иглокожие (морские звезды) могут как самостоятельно ампутировать, так и повторно вырастить конечность. Амфибии (саламандры и тритоны) могут регенерировать конечность всего за месяц, а некоторые рептилии могут регенерировать свои хвосты.
Небольшие обитатели коралловых рифов, черви, которые прячутся в песке и являются одним из самых близких беспозвоночных к человеку, могут регенерировать любые части своего тела, которые были отрезаны, даже нервную систему и голову. Разрежьте такого червя пополам — и через пятнадцать дней будет два полных, неразличимых варианта. И еще они необычайно похожи по структуре тела на людей. Ученые задаются вопросом: раз уж у людей много таких же генов, можем ли мы так же?
«Я думаю, что у нас, как людей, есть потенциал для регенерации, но что-то мешает ей происходить», говорит профессор биологии Билли Сволла из Университета Вашингтона. Сволла — директор Friday Harbor Laboratories, которая занимается, в числе прочего, исследованием регенерации у беспозвоночных. «Я думаю, что у людей есть все необходимые гены, и если мы сможем понять, как их включить, мы сможем регенерировать».
Хотя все это похоже на научную фантастику, многие ученые считают, что регенерация частей человеческого тела вполне достижима. Мы уже восстанавливаем кожу, части других органов и ногти; у нас также есть много необходимых генов, из которых практически все используются другими животными для регенерации структур их тела. Мы могли бы восстанавливать нервную систему, если бы поняли механизм, который черви используют для регенерации.
Обратная инженерия червей
Дорожная карта человека, которая содержится в нашей ДНК, присутствует в каждой клетке нашего тела и также должна содержать достаточно информации для создания или регенерации тела. Однако доступ к этой части плана недоступен для человека по какой-то эволюционной причине. Одна из возможных причин этого заключается в том, что регенерация требует слишком много энергии у большого и сложного организма вроде человека. Может быть и такое, что наша чрезвычайно развитая иммунная система останавливает этот процесс при помощи ответов, например, ввиду формирования рубцов.
Команда Вашингтонского университета исследовала, какие схемы экспрессии генов имеют место, когда у червей начинается регенерация. Поскольку регенерация у каждого червя идет по одной и той же схеме после начала, ученые считают, что должен существовать мастер-ген. Если этот ген начинает процесс, он может стать триггером для регенерации и у человека.
Они также пытаются определить, какие клеточные функции выступают в роли строительных блоков регенерации. Стволовые клетки — очевидный вариант, но могут быть и другие типы клеток, которые могут использоваться для регенерации. Наконец, команда ученых надеется использовать активацию генов или редактирование, чтобы запустить процесс у других животных, включая людей.
В конечном счете медицина могла бы принять совершенно другой вид. Жертвы ожога могли бы восстанавливать кожу, а люди, которые стоят в очереди на трансплантацию, выращивать новые конечности и внутренние органы. Конечно, такая технология, если она возможна, появится не скоро. Препятствия колоссальны, а над дублированием рабочих нервных систем человека, мозга и внутренних органов придется провести очень глубокую работу. Возможно, на это уйдет сотня лет.