Исследования марка китинга, или чем люди хуже тритонов
Доктора Марка Китинга (Mark Keating) ожидала блестящая карьера доктора наук кардиологии. Но у большинства в жизни внезапно находится дело, которое получается лучше привычной работы. Поворот от кардиологии к эволюционной биологии для сотрудников Китинга смотрелся, как минимум, необычно…
Китинг вот-вот должен был поменять респектабельный пост исследователя в Университете штата Юта (University of Utah) на ещё более респектабельную должность доктора наук Гарварда (Harvard University). За свои работы на тему генетического наследования сердечной аритмии он только что взял очень солидные призы…
Но он внезапно быстро развернулся и направил все собственные силы на изучения «каких-то в том месте амфибий».
Из-за чего? Как выяснилось, доктора наук Китинга интересовал один простой по формулировке, и совсем неразрешимый до сих пор вопрос: из-за чего амфибии, например, тритоны, способны отращивать себе потерянные конечности, а млекопитающие и, например, люди — нет?
То, что это так, знает любой ученик школы . У человека имеется способности к регенерации, но они в буквальном смысле ничтожны, по сравнению со свойствами тритонов и лягушек, у которых сращивается кроме того сломанный позвоночник.
Так стоит ли удивляться, что большой учёный обратился к данной области? Оказывается, всё-таки стоит, потому, что кроме того среди биологов изучения на тему восстановления тканей котируются достаточно низко. Потому, что много глубокоуважаемых учёных поломало ноги на этом поле.
Врач Марк Китинг.
Не смотря на то, что кое-какие значительные результаты были: выяснилось, к примеру, что третиноиновая кислота (кислота витамина А), так очень сильно подхлёстывает регенеративные свойства у лягушек, что те отращивают три ноги вместо одной потерянной.
Большая часть биологов с неохотой признали: человеку и по большому счету млекопитающим такие способности не характерны. Их организмы не так изменчивы, как организмы холоднокровных.
Но у Китинга были собственные мысли на данный счёт. Не требуется быть учёным с мировым именем, дабы в один раз не удивиться тайной: чем выше стоит тот либо другой вид на эволюционной лестнице, тем меньшими регенеративными свойствами он владеет, не смотря на то, что, по Дарвину, регенерация — это явное эволюционное преимущество. Китинг решил во что бы то ни начало разобраться в обстоятельствах этого загадки и, в случае если окажется, осознать, как возможно поменять обстановку.
Основная проблема заключается в том, что регенерация тканей у человека происходит весьма медлительно. Через чур медлительно, дабы случилось восстановление вправду большого повреждения. Если бы данный процесс удалось хоть мало ускорить, то итог был бы куда как большим.
К примеру, по словам сотрудника Китинга, Дина Ли (Dean Li), людям, у которых отказывают почки, нужно вернуть к судьбе всего 10% почечных клеток, дабы прекратить зависеть от диализной автомобили.
И при сердечных приступах многое зависит от того, какое количество ткани сердечной мускулы выясняется отмершей — 20 либо 40%.
Китинг, Ли, и основанная ими компания Hydra Biosciences, занимается изучениями кроме этого и кожи, центральной нервной и кровеносной совокупностей, глаз и суставов. Последний пункт очень интересует Китинга, потому, что в его семье по наследству передаётся заболевание, из-за которого деградирует центральная часть сетчатки глаза. Китинг лично замечал, как одна его родственница неспешно теряла вследствие этого недуга зрение.
Третиноиновая кислота быстро увеличивает регенерационный потенциал лягушек.
Изучения Китинга уже дали кое-какие результаты. К примеру, он выделил ген у рыбки Данио (Brachydanio rerio), при подавлении которого рыба теряла свойство выращивать новые органы и плавники. Вместо этого, раны рубцевались, так же как это происходит у млекопитающих (а также людей).
Китинг уверен в том, что подавить либо активировать данный ген, быть может, кроме того несложнее, чем кто-либо имел возможность поразмыслить.
Ещё один интересный факт: изучения, совершённые ещё в первой половине 90-ых годов двадцатого века продемонстрировали, что зародыши овцы возрастом не более шести месяцев восстанавливаются от важных повреждений безо всяких неприятностей. Но в случае если возраст зародыша хотя бы на пара недель больше, возможно быть уверенным: рубец останется окончательно.
«Вопрос состоит не в том, осталась ли эта программа [программа регенерации целых органов] в отечественных генах, — говорит Китинг. — Вопрос в том, из-за чего эта программа отключена».
И паче того, возможно ли её снова задействовать?
Ещё в Юте Китинг совершил, по его собственному признанию, достаточно неотёсанный опыт, целью которого было узнать, смогут ли клетки мышей вести себя равно как и клетки тритонов.
Как мы знаем, повреждённая ткань млекопитающих начинает создавать плотные и волокнистые рубцевые клетки, каковые затягивают открытую рану.
Ткань тритонов реагирует совсем иным образом: на месте повреждения либо ампутации образуется губчатое покрытие, под которым начинается совсем другой, нежели у млекопитающих, процесс. Что-то — согласно точки зрения Китинга, это смогут быть определённые белки, — инициирует генетическую программу «де-дифференциации» клеток.
Взрослые клетки опять возвращаются в состояние стволовых клеток — базисного «стройматериала» для всех биологических тканей. Иными словами, биологические часы этих клеток начинают идти в обратную сторону! После этого эти стволовые клетки, со своей стороны, начинают опять дифференцироваться в необходимые типы тканей, тем самым, всецело восстанавливая повреждённые места на теле амфибии.
Никто из учёных не имел возможности добиться того же от тканей млекопитающих. Но в осеннюю пору 1998 года Китинг и его сотрудники произвели необычный опыт, имевший совсем неожиданные кроме того для них последствия.
Мышечные клетки, забранные у мышей, подвергли обработке сжиженным экстрактом, забранным из-под регенерационного покрытия амфибии.
В отличие от клеток тритонов, взрослеющие клетки тканей млекопитающих весьма сильном изменяются. Вынудить их возвратиться в исходное — младенческое — состояние, это то же самое, что ожидать от старой глиняной вазы, что она опять превратится в сухую краску и сырую глину…
Но именно это с мышиными клетками и случилось. Клетки «де-дифференцировались» обратно в состояние стволовых клеток, а после этого учёным удалось вызвать их превращение и повторную дифференциацию в жировые клетки, и клетки костной и мышечной ткани.
До тех пор пока до конца не светло, как вынудить данный процесс начаться по большому счету. Но, на данный момент Китинг всё более уверен, что этого возможно добиться, доставив к повреждённой части тела главной белок. Он обязан дать клеткам последовательность генетических руководств, каковые вынудят клетки начать де-дифференцироваться обратно в стволовое состояние. Частичная де-разделение клеток происходит, в то время, когда начинается образование рубцевой ткани.
Так что, быть может, нужен только какой-то дополнительный импульс, дабы случилась полная дедифференциация этих клеток.
У млекопитающих раны рубцуются, у амфибий запускается процесс «де-дифференциации» клеток в стволовое состояние, а после этого восстановление и новая дифференциация потерянных конечностей. Никаких шрамов.
Кстати, гормон эритропоиетин, применяемый для лечения лейкемии, активизирует производство красных кровяных телец организмом. Китинг уверен в том, что ему удастся отыскать что-то похожее на эритропоиетин, что будет восстанавливать и другие ткани.
Что это будет означать для человечества, растолковывать, думается, излишне.
Остаётся, но, тайной, из-за чего эта программа регенерации была подавленной у теплокровных. Объяснений возможно пара.
Первое сводится к тому, что у теплокровных пара иные приоритеты к выживанию, нежели у холоднокровных. Рубцевание ран стало серьёзнее тотальной регенерации, потому, что снижало шансы фатального истекания кровью при ранении и занесения смертоносной заразе.
Но возможно и второе объяснение, куда более мрачное.
Рак.
Стремительное восстановление широкого участка поврежденной ткани подразумевает происхождение однообразных скоро делящихся клеток в определённом месте. То же самое отмечается при росте и возникновении злокачественной опухоли. Вследствие этого, полагают учёные, для организма стало крайне важным уничтожать скоро делящиеся клетки, а следовательно, возможности к стремительной регенерации были подавленными.
Но это не более, чем одна из теорий.
