Переносной биореактор с гормоном помог лягушкам отрастить лапки после ампутации
Учёные из Университета Тафтса в США совершили прорыв в изучении возможностей регенерации. Команда биологов разработала устройство, благодаря которому лягушки смогли отрастить новые задние конечности на месте ампутированных.Как известно, некоторые виды животных способны частично или даже полностью восстанавливать повреждённые части тела. Это, к примеру, плоские черви, медузы, некоторые виды рыб и земноводных. Млекопитающие, по всей вероятности, утратили эту суперспособность в своём эволюционном прошлом. Однако есть надежда, что её можно "пробудить", если использовать правильные химические "настройки".В новой работе роль подопытных досталась гладким шпорцевым лягушкам (Xenopus laevis). По словам биологов, взрослые представители этого вида имеют относительно слабые регенеративные способности. К примеру, если лягушке ампутировать лапку, то на её месте появится не новая конечность, а лишь тонкий хрящевой отросток.Однако новая разработка помогла животным отрастить после удаления конечностей более крупные, веслообразные структуры с костями, нервами и кровеносными сосудами.
При помощи трёхмерной печати учёные создали миниатюрный носимый биореактор (основным материалом послужил кремний) и наполнили его гидрогелем на основе протеинов шёлка. Последние представляют собой белковые молекулы, которые получают при химической обработке шёлковых волокон. Протеины шёлка применяются в гидролизованном, то есть водорастворимом, состоянии. Общеизвестно, что они способствует регенерации (именно поэтому такие молекулы часто добавляют в косметические антивозрастные средства).Подопытных лягушек разделили на три группы – экспериментальную, "фиктивную" и контрольную. Всем им ампутировали задние конечности. Сразу же после этого земноводным из первой и второй группы прикрепили биореактор, который должен был высвобождать гидрогель непосредственно в месте повреждения: у первой группы это был гидрогель с прогестероном, у второй – без него.Животные носили устройство в течение всего лишь 24 часов после ампутации. Между тем контрольной группе пришлось восстанавливаться после травм самостоятельно.
Биологи наблюдали за лягушками более девяти месяцев. В итоге они установили, что у животных из экспериментальной группы гидрогель с прогестероном усилил регенерацию. Земноводные отрастили конечности, очень напоминающие удалённые лапки. Правда, у них отсутствовали ступни.Лягушки из "фиктивной" группы, получавшие гидрогель без прогестерона, смогли восстановить вместо ампутированной конечности лишь отросток, но более крупный, чем у контрольной группы.Затем команда Левина подробнее изучила восстановленные ткани конечностей с использованием молекулярных и гистологических анализов и сравнила их с образцами тканей лягушек из второй и третьей групп. Оказалось, что у земноводных из экспериментальной группы кости задних лапок были более крупные и развитые, а в тканях их лапок присутствовали нервные клетки и кровеносные сосуды.Анализируя записи с камер, исследователи отметили, что лягушки из "прогестероновой" группы стали лучше плавать в аквариумах, поскольку могли задействовать регенерировавшие конечности.
Ученые сообщили также, что в новой работе его команда начала использовать более сложные "коктейли" для биореакторов. Согласно предварительным данным, они ещё эффективнее усиливают регенерацию, вплоть до того, что у лягушек отрастают практически полноценные лапки с частичным формированием пальцев. Впрочем, эта работа ещё не завершена и не опубликована ни в одном рецензируемом научном издании.Конечная цель биологов – создание систем, которые в один прекрасный день помогут восстанавливать ампутированные конечности не только животным, но и людям. Но ещё предстоит проделать очень большую работу. Так, нужно найти подходящие химические вещества и сконструировать оптимальное устройство для их подачи, а также провести испытания с различными модельными млекопитающими.