Foryngelse af mistede organer i dyr er et mysterium, der har bekymret forskere siden oldtiden. Indtil for nylig blev det antaget, at kun de laveste arter af levende væsener er udstyret med denne storslåede egenskab: en firben vokser en afskåret hale, nogle orme kan skæres i små stykker, og hver vil vokse til en hel orm - der er mange eksempler.
Men trods alt gik udviklingen i den levende verden fra lavere organismer til mere og mere stærkt organiserede, så hvorfor forsvandt denne egenskab på et tidspunkt? Og var det tabt?
Lernaean hydra, Medusa the Gorgon eller vores trehovedede slange Gorynych, hvis “selvhelbredende” hoveder blev utrætteligt hugget af Ivan Tsarevich, er mytiske figurer, men de er tydeligt i”slægtning” med ganske rigtige væsener.
Disse inkluderer for eksempel newts - en art af halefaldne padder, som med rette betragtes som et af de mest gamle dyr på Jorden. Deres fantastiske funktion er evnen til at regenerere - at genvinde beskadigede eller mistede haler, poter, kæber.
Derudover gendannes det beskadigede hjerte, øjenvæv og rygmarv. Af denne grund er de uundværlige for laboratorieforskning, og nyheder sendes ikke mindre ofte ud i rummet end hunde og aber. Mange andre væsener har de samme egenskaber.
Så sebrafisk rerio sort og hvid, kun 2-3 cm lang, har en tendens til at regenerere dele af finner, øjne og endda gendanne cellerne i deres eget hjerte, skåret ud af kirurger under eksperimenter med regenerering. Det samme kan siges for andre fiskesorter.
De klassiske eksempler på regenerering er firben og rumpetruller, der genopbygger en mistet hale; krebs og krabber, der dyrker mistede kløer; snegle, der er i stand til at vokse nye "horn" med øjne; salamandere, der naturligt erstatter den amputerede pote; søstjerner, der regenererer deres afskårne stråler.
Salgsfremmende video:
Forresten, et nyt dyr kan udvikle sig fra en stråle, der er blevet revet af, ligesom en udskæring. Men mester for regenerering var fladormen eller planaria. Hvis du skærer det i halvdelen, vokser det manglende hoved på den ene halvdel af kroppen, og halen på den anden, dvs. to helt uafhængige levedygtige individer dannes.
Og udseendet af en helt ekstraordinær, tohovedet og tohaltet planaria er mulig. Dette vil ske, hvis der foretages langsgående snit i for- og bagenden og ikke tillader dem at vokse sammen. Selv 1/280 af kropsdelen af denne orm vil gøre et nyt dyr!
I lang tid så folk vores mindre brødre og, for at være ærlige, misundt i hemmelighed. Og forskere flyttede fra frugtløs observation til analyse og forsøgte at afsløre lovene for denne "selvhelbredelse" og "selvhelbredelse" af dyr.
Den første til at forsøge at bringe videnskabelig klarhed over dette fænomen var den franske naturforsker Rene Antoine Reaumur. Det var han, der introducerede udtrykket "regenerering" i videnskaben - restaurering af en mistet del af kroppen med dens struktur (fra latin ge - "igen" og generatio - "fremkomst") - og gennemførte en række eksperimenter. Hans arbejde med benfornyelse i kræft blev offentliggjort i 1712. Desværre var kollegerne ikke opmærksomme på hende, og Reaumur opgav disse undersøgelser.
Kun 28 år senere fortsatte den schweiziske naturforsker Abraham Tremblay sine eksperimenter med regenerering. Den væsen, som han eksperimenterede med, havde ikke engang et navn på det tidspunkt. Desuden vidste forskere endnu ikke, om det var et dyr eller en plante. Den hule stamme med tentakler, med bagenden fastgjort til glasset i akvariet eller til akvatiske planter, viste sig at være et rovdyr og også ganske forbløffende.
I forskerens eksperimenter blev individuelle fragmenter af kroppen til et lille rovdyr forvandlet til uafhængige individer - et fænomen, der indtil da kun var kendt i planteverdenen. Og dyret fortsatte med at forbløffe naturvidenskabsmanden: på stedet for langsgående snit i forkanten af kalven, lavet af videnskabsmanden, voksede det nye tentakler, og blev til et "flerhovedet monster", en miniatyr mytisk hydra, som ifølge de gamle grækere kæmpede Hercules.
Overraskende fik laboratoriedyret samme navn. Men hydraen, der blev undersøgt, havde endnu mere vidunderlige træk end dens lernaiske navnebror. Hun er vokset til en hel endda 1/200 af sin krop på en centimeter!
Virkeligheden oversteg eventyrene! Men de kendsgerninger, der er kendt i dag for ethvert skolebarn, der blev offentliggjort i 1743 i "Proceedings of the Royal Society of London", virkede upålidelige for den videnskabelige verden. Og så understøttes Tremblay af denne gang den allerede autoritative Reaumur, der bekræfter pålideligheden af hans forskning.
Det "skandaløse" emne tiltrækkede øjeblikkeligt mange forskeres opmærksomhed. Og snart viste listen over dyr med evnen til at regenerere sig at være ret imponerende. Sandt nok troede man i lang tid, at kun de lavest levende organismer har en selvfornyelsesmekanisme. Forskere opdagede derefter, at fugle kan vokse næb, mens unge mus og rotter kan vokse haler.
Selv pattedyr og mennesker har væv med stort potentiale i dette område - mange dyr skifter regelmæssigt deres pels, skalaerne på den menneskelige overhuden fornyes, klippet hår og barberede skæg vokser.
Mennesket er en væsen ikke kun ekstremt nysgerrig, men også lidenskabelig villig til at bruge al viden til sit eget bedste. Derfor er det ganske forståeligt, at der på et vist tidspunkt i studiet af mysterierne med regenerering opstod spørgsmålet: hvorfor sker dette, og er det muligt at forårsage regenerering kunstigt? Og hvorfor mistede højere pattedyr næsten denne evne?
Først bemærkede eksperterne, at regenerering er tæt knyttet til dyrets alder. Jo yngre det er, jo lettere og hurtigere repareres skaden. I en rumpetråde vokser den manglende hale let tilbage, men tabet af en gammel frø's ben gør den deaktiveret.
Forskere undersøgte de fysiologiske forskelle, og metoden, der blev brugt af padder til "selvreparation", blev klar: Det viste sig, at i de tidlige stadier af udviklingen er cellerne i en fremtidig væsen umodne, og retningen for deres udvikling kan godt ændre sig. Eksperimenter med frøembryoer har for eksempel vist, at når et embryo kun har nogle få hundrede celler, kan et stykke væv, der er bestemt til at blive en hud, skæres ud af det og placeres i et område af hjernen. Og dette væv … vil blive en del af hjernen!
Hvis en sådan operation udføres med et mere modent embryo, vil hud stadig udvikle sig fra hudceller - lige midt i hjernen. Derfor har forskere konkluderet, at disse cellers skæbne allerede er forudbestemt. Og hvis der for cellerne fra de fleste højere organismer ikke er nogen vej tilbage, så er cellerne af padder i stand til at vende tid og vende tilbage til det øjeblik, hvor deres destination kunne ændre sig.
Hvad er dette fantastiske stof, der giver amfibier mulighed for at "selvreparere"? Forskere har fundet, at hvis en newt eller salamander mister poterne, så taber cellerne i knogler, hud og blod i det beskadigede område af kroppen deres særpræg.
Alle sekundært "nyfødte" celler, der kaldes blastema, begynder at dele sig intensivt. Og i overensstemmelse med kroppens behov bliver de celler i knogler, hud, blod … for at blive til sidst en ny pote. Og hvis du i øjeblikket "selvreparerer" du forbinder tretinsyre (syre af vitamin A), så stimulerer dette frugternes regenerative evner så meget, at de vokser tre ben i stedet for en tabt.
I lang tid forblev det et mysterium, hvorfor regenereringsprogrammet blev undertrykt hos varmblodige dyr. Der kan være flere forklaringer. Den første koges ned af det faktum, at varmblodige mennesker har lidt andre prioriteter for overlevelse end koldblodige. Arret sår blev vigtigere end total regenerering, da det reducerede chancerne for dødelig blødning, når de blev skadet, og indførelsen af en dødbringende infektion.
Men der kan være en anden forklaring, meget mørkere - kræft, det vil sige den hurtige gendannelse af et stort område med beskadiget væv indebærer, at de samme hurtigt opdelende celler opstår på et bestemt sted. Dette er hvad der observeres under begyndelsen og væksten af en ondartet tumor. Derfor mener forskere, at det er blevet vigtigt for kroppen at ødelægge celler, der hurtigt deler sig, og derfor er mulighederne for hurtig regenerering blevet undertrykt.
Læge i biologiske videnskaber Petr Garyaev, akademiker ved det russiske akademi for medicinske og tekniske videnskaber, siger: "Det (regenerering) er ikke forsvundet, det er bare det, at højere dyr, inklusive mennesker, viste sig at være mere beskyttet mod ydre påvirkninger og fuldstændig regenerering blev ikke så nødvendig."
I nogen grad har den overlevet: sår og udskæringer heles, skrællet hud gendannes, håret vokser, og leveren regenererer delvist. Men den afskårne hånd vokser ikke længere, ligesom de indre organer ikke vokser i stedet for dem, der er ophørt med at fungere. Naturen glemte ganske enkelt, hvordan man gør det. Måske skal vi minde hende om dette.
Som altid hjalp Hans Majestæt Chance. Immunolog Helene Heber-Katz fra Philadelphia gav engang hendes laboratorieassistent den sædvanlige opgave: at gennembore ørerne på laboratoriemus for at mærke dem. Et par uger senere kom Heber-Katz til musene med færdige mærkater, men … fandt ikke huller i ørerne.
Vi gjorde det igen og fik det samme resultat: intet antydning til et helet sår. Musenes krop regenererede væv og brusk ved at udfylde de huller, de ikke havde brug for. Herber-Katz tog den eneste rigtige konklusion heraf: blastema er til stede i de beskadigede områder af ørerne - de samme ikke-specialiserede celler som hos amfibier.
Men mus er pattedyr, de skulle ikke have den evne. Eksperimenter med de uheldige gnavere fortsatte. Forskere skar stykker haler til mus og … fik 75 procent regenerering! Det er sandt, ingen prøvede engang at afskære "patienter" poterne af en åbenbar grund: uden kauterisering vil musen simpelthen dø af kraftigt blodtab længe før regenereringen af den mistede lem begynder (hvis overhovedet). Og moxibustion udelukker forekomsten af blastema. Så det var ikke muligt at finde ud af en komplet liste over musens regenererende evner. Vi har dog allerede lært meget.
Sandt nok var der et "men". Dette var ikke almindelige husmus, men specielle kæledyr med beskadigede immunsystemer. Den første konklusion fra hendes eksperimenter Heber-Katz gjorde dette: regenerering er kun iboende hos dyr med ødelagte T-celler - celler fra immunsystemet.
Her er det største problem: amfibier har ikke det. Dette betyder, at ledetråden til dette fænomen er rodfæstet i immunsystemet. Den anden konklusion: pattedyr har de samme gener, der er nødvendige for vævsregenerering som padder, men T-celler tillader ikke, at disse gener fungerer.
Den tredje konklusion: organismer havde oprindeligt to metoder til heling fra sår - immunsystemet og regenerering. Men i løbet af udviklingen blev de to systemer uforenelige med hinanden - og pattedyr valgte T-celler, fordi de er vigtigere, da de er kroppens vigtigste våben mod tumorer.
Hvad er brugen af at være i stand til at vokse tilbage en mistet hånd, hvis kræftceller på samme tid vokser hurtigt i kroppen? Det viser sig, at immunsystemet, samtidig med at det beskytter os mod infektioner og kræft, undertrykker vores evne til "selvreparation".
Men er det virkelig umuligt at komme på noget, fordi du virkelig ikke bare ønsker foryngelse, men gendannelse af kroppens livsbærende funktioner? Og forskere har fundet, hvis ikke et universalmiddel for alle sygdomme, så muligheden for at blive lidt tættere på naturen, dog takket være ikke blastema, men stamceller. Det viste sig, at mennesker har et andet regenereringsprincip.
I lang tid var det kendt, at kun to typer af vores celler kan regenerere - blod og leverceller. Når embryoet fra et hvilket som helst pattedyr udvikler sig, forlades nogle af cellerne uden for specialiseringsprocessen.
Dette er stamceller. De har evnen til at genopfylde blod eller døende leverceller. Knoglemarv indeholder også stamceller, der kan blive muskler, fedt, knogler eller brusk, afhængigt af hvilke næringsstoffer der gives dem i laboratoriet.
Nu var forskerne nødt til at teste empirisk, om der er en chance for at "lancere" den "instruktion", der er registreret i DNA'et i hver af vores celler til at vokse nye organer. Eksperter var overbeviste om, at du bare skal tvinge kroppen til at "tænde" for dens evne, og så vil processen tage sig af sig selv. Sandt nok løber evnen til at dyrke lemmer øjeblikkeligt et midlertidigt problem.
Hvad en lille krop let håndterer er ud over en voksnes magt: volumener og størrelser er meget større. Vi kan ikke gøre som newts gør: danne en meget lille lem og derefter vokse den. Til dette har amfibier kun brug for et par måneder for en person at vokse et nyt ben til dets normale størrelse, ifølge beregningen af den engelske videnskabsmand Jeremy Brox tager det mindst 18 år …
Men forskere har fundet meget arbejde for stamceller. Først skal du dog sige, hvordan og hvor de er hentet fra. Forskere ved, at det største antal stamceller findes i knoglemarven i bækkenet, men hos enhver voksen har de allerede mistet deres oprindelige egenskaber. Den mest lovende er ressource for stamceller opnået fra navlestrengsblod.
Men efter fødslen kan forskere kun samle 50 til 120 ml sådan blod. Fra hver 1 ml frigives 1 million celler, men kun 1% af dem er stamceller. Denne personlige reserve i kroppens genoprettende reserve er ekstremt lille og derfor uvurderlig. Derfor opnås stamceller fra hjernen (eller andre væv) af embryoner - et abortmateriale, uanset hvor trist det er at tale om det.
De kan isoleres og placeres i vævskultur, hvor reproduktionen begynder. Disse celler kan leve i kultur i over et år og kan bruges til enhver patient. Stamceller kan isoleres fra navlestrengsblod og fra hjernen hos voksne (for eksempel under neurokirurgi).
Og det kan isoleres fra hjernen fra for nylig afdøde, da disse celler er resistente (sammenlignet med andre celler i nervevævet), de er bevaret, når neuronerne allerede er degenereret. Stamceller, der er ekstraheret fra andre organer, såsom nasopharynx, er ikke så alsidige i deres anvendelse.
Naturligvis er denne retning fantastisk lovende, men er endnu ikke blevet udforsket endnu. Inden for medicin er det nødvendigt at måle syv gange og derefter tjekke igen i ti år for at sikre, at et universalmiddel ikke medfører problemer, f.eks. Et immunskifte. Onkologer sagde heller ikke deres vægtige "ja". Men ikke desto mindre er der allerede succeser, men kun på niveau med laboratorieudviklingen, eksperimenter med højere dyr.
Tag for eksempel tandlæge. Japanske forskere har udviklet et behandlingssystem baseret på gener, der er ansvarlige for væksten af fibroblaster - netop vævet, der vokser omkring tænderne og holder dem. De testede deres metode på en hund, der tidligere havde udviklet alvorlig periodontal sygdom.
Når alle tænderne faldt ud, blev de berørte områder behandlet med et stof, der inkluderer de samme gener og agar-agar - en sur blanding, der giver et næringsmedium til celleproliferation. Seks uger senere brød hundens hænder ud.
Den samme effekt blev observeret i en abe med tænder skåret til basen. Ifølge forskere er deres metode meget billigere end proteser og giver for første gang et stort antal mennesker bogstaveligt talt tilbage tænderne. Især når du tænker på, at 80% af verdens befolkning efter 40 år er tilbøjelige til periodontal sygdom.
I en anden række af eksperimenter blev tandkammeret fyldt med dentinsagstof (spiller rollen som en induktor) med bindevævet i gummiet (amphodont) som et reaktivt materiale. Og amfodontet blev også til dentin. Britiske tandlæger i den nærmeste fremtid håber at gå fra vellykkede eksperimenter på mus til yderligere laboratorieforskning. Efter konservative estimater vil "stamimplantater" koste det samme som konventionelle proteser i England - fra £ 1.500 til £ 2.000.
Undersøgelser har vist, at mennesker, der har nyresvigt, kun er nødt til at vende tilbage 10% af deres nyreceller til livet for at stoppe med at stole på en dialysemaskine.
Og forskning i denne retning har foregået i mange år. Hvor vigtigt det er - ikke at sy, men at vokse igen, ikke at sidde på piller, men at gendanne en sund funktion på grund af kroppens skjulte evner.
Især har man fundet en måde at dyrke nye betaceller i bugspytkirtlen, der producerer insulin, hvilket lover millioner af diabetikere at slippe af med daglige injektioner. Og eksperimenter med hensyn til muligheden for at bruge stamceller i kampen mod diabetes er allerede i færdiggørelsesfasen.
Der arbejdes også på oprettelse af midler, der inkluderer regenerering. Ontogeny har udviklet en vækstfaktor kaldet OP1, som snart er tilgængelig for salg i Europa, USA og Australien. Det stimulerer væksten af nyt knoglevæv. OP1 vil hjælpe i behandlingen af komplekse frakturer, hvor de to stykker af den brudte knogle er for langt ude af linje med hinanden og derfor ikke kan heles.
Ofte amputeres lemmerne i sådanne tilfælde. Men OP1 stimulerer knoglevæv, så det begynder at vokse og udfylde kløften mellem delene af den brudte knogle. På det russiske Institut for Traumatologi og Ortopædi henter forskere stamceller fra knoglemarven. Efter 4-6 ugers reproduktion i kultur transplanteres de ind i leddet, hvor de rekonstruerer de bruskoverflader.
For nogle få år siden afgav en gruppe af britiske genetikere en sensationel erklæring: De begynder at arbejde med at klone hjertet. Hvis eksperimentet er vellykket, vil der ikke være behov for vævstransplantationer. Men det er usandsynligt, at bølgenetik vil være begrænset til regenerering af kun indre organer, og forskere håber, at de vil lære at "vokse" lemmer for patienter.
Inden for gynækologi har stamceller også et stort løfte. Desværre er mange unge kvinder i dag dømt til infertilitet: deres æggestokke er ophørt med at producere æg.
Dette betyder ofte, at poolen af celler, hvorfra folliklerne opstår, er blevet udtømt. Derfor er det nødvendigt at kigge efter mekanismer, der genopfylder dem. De første opmuntrende resultater på dette område er for nylig vist.
Forskere ser allerede, hvordan mennesker, der er diagnosticeret med cirrose i leveren, kan reddes. De mener, at transplanteringen af et helt organ i nogle stadier af sygdomsudviklingen kan erstattes af introduktionen af kun stamceller (gennem arterielaget, direkte punkteringer, direkte celletransplantation i levervævet). Specialister fra Center for Kirurgi ved Det Russiske Akademi for Medicinske Videnskaber er begyndt på en pilotundersøgelse, og de første resultater er opmuntrende.
Meget interessant indledende udvikling udføres af ukrainske forskere inden for hjerte-kar-sygdomme. Allerede i dag har de samlet eksperimentelle beviser for, at introduktion af stamceller til patienter med hjerteinfarkt eller svær iskæmi er en lovende behandlingsmetode.
De første kliniske eksperimenter med stamcelletransplantation, der begyndte på University of Pittsburgh i USA, har givet gode resultater hos kritisk syge patienter, der har lidt iskæmisk eller hæmoragisk slagtilfælde. Efter celleterapi er neurologisk rehabilitering tydeligt synlig i dem.
Desværre er den skræmmende statistik over antallet af børn med intrauterin hjerneskade, inklusive cerebral parese, meget velkendt. Det er allerede bevist, at hvis sådanne børn starter stamcelletransplantation (eller terapi, der sigter mod at stimulere dem, det vil sige at lokalisere deres egne, endogene celler i det berørte område), så observeres det ofte efter det første leveår, at selv med bevarelse af anatomiske af hjernedefekter har børn minimale neurologiske symptomer.
Effektivt udviklede stamcelletransplantationsteknologier kan ændre vores liv fuldstændigt. Men dette er fremtiden, og i dag har dette vidensområde ikke engang sit eget navn, kun muligheder: "celleterapi", "stamcelletransplantation", "regenereringsmedicin", endda "vævsteknik" og "orgelteknik".
Men det er allerede muligt at opregne alle mulighederne for denne nye retning. Det er ikke uden grund, at de siger, at det XXI århundrede vil være præget af biologi, og måske vil oplevelsen af regenerering, som er bevaret i millioner af år af amfibier og protosoer, hjælpe menneskeheden.