Теперь группа ученых под руководством Джеймса Годвина, доктора философии.D., из биологической лаборатории MDI в Бар-Харборе, штат Мэн, подошла на шаг ближе к разгадке этой загадки с открытием различий в молекулярной передаче сигналов, которые способствуют регенерации у аксолотля, высокорегенеративной саламандры, и блокируют ее у взрослых мышей, то есть млекопитающее с ограниченной регенеративной способностью.
«Ученые из биологической лаборатории MDI полагались на сравнительную биологию, чтобы получить представление о здоровье человека с момента ее основания в 1898 году», – сказал Герман Халлер, штат Массачусетс.D., президент учреждения. "Открытия, сделанные Джеймсом Годвином в результате сравнительных исследований аксолотлей и мышей, являются доказательством того, что идея обучения у природы столь же актуальна сегодня, как и более ста двадцати лет назад."
Вместо того, чтобы восстанавливать утраченные или поврежденные части тела, млекопитающие обычно образуют шрам на месте травмы. Поскольку шрам создает физический барьер для регенерации, исследования в области регенеративной медицины в биологической лаборатории MDI были сосредоточены на понимании того, почему аксолотль не образует шрам – или почему он не реагирует на травмы так же, как мышь и другие млекопитающие делают.
«Наши исследования показывают, что у людей есть неиспользованный потенциал к регенерации», – сказал Годвин. "Если мы сможем решить проблему образования рубцов, мы сможем раскрыть наш скрытый регенеративный потенциал. Аксолотли не оставляют шрамов, что позволяет им восстанавливаться.
Но как только образовался шрам, игра окончена с точки зрения регенерации. Если бы мы могли предотвратить образование рубцов на людях, мы могли бы улучшить качество жизни многих людей."
Аксолотль как модель для регенерации
Аксолотль, мексиканская саламандра, которая в настоящее время почти вымерла в дикой природе, является излюбленной моделью в исследованиях регенеративной медицины из-за своего уникального статуса защитника регенерации природы. Хотя большинство саламандр обладают некоторой способностью к регенерации, аксолотль может регенерировать практически любую часть тела, включая мозг, сердце, челюсти, конечности, легкие, яичники, спинной мозг, кожу, хвост и многое другое.
Поскольку эмбрионы и молодые особи млекопитающих обладают способностью к регенерации – например, человеческие младенцы могут регенерировать сердечную ткань, а дети – регенерировать кончики пальцев, – вполне вероятно, что взрослые млекопитающие сохранят генетический код для регенерации, что повышает перспективу разработки фармацевтических методов лечения. побуждать людей регенерировать ткани и органы, утраченные из-за болезни или травмы, вместо образования рубца.
В своем недавнем исследовании Годвин сравнил иммунные клетки аксолотля, называемые макрофагами, с клетками мыши с целью определения качества макрофагов аксолотлей, которое способствует регенерации. Исследование основано на более ранних исследованиях, в которых Годвин обнаружил, что макрофаги имеют решающее значение для регенерации: когда они истощаются, аксолотль образует шрам вместо того, чтобы регенерировать, как у млекопитающих.
Недавнее исследование показало, что, хотя передача сигналов макрофагов в аксолотле и у мышей была сходной, когда организмы подвергались воздействию патогенов, таких как бактерии, грибы и вирусы, когда дело дошло до воздействия травм, это была другая история: передача сигналов макрофагов в аксолотль способствовал росту новой ткани, в то время как у мышей способствовал рубцеванию.
Статья об исследовании под названием «Отчетливая передача сигналов TLR в ответе саламандры на повреждение тканей» была недавно опубликована в журнале Developmental Dynamics.
Помимо Годвина, авторами являются Надя Розенталь, доктор философии.D., лаборатории Джексона; Райан Дабьюк и Катя Е. Чан из Австралийского института регенеративной медицины (ARMI); и Сергей Новошилов, к.D., Научно-исследовательского института молекулярной патологии в Вене, Австрия.
Годвин, который работает совместно с Лабораторией Джексона, ранее был связан с ARMI, а Розенталь является директором-основателем ARMI. Биологическая лаборатория MDI и ARMI заключили соглашение о партнерстве для содействия исследованиям и обучению в области регенерации и разработки новых методов лечения для улучшения здоровья человека.
В частности, в статье сообщается, что сигнальный ответ класса белков, называемых толл-подобными рецепторами (TLR), которые позволяют макрофагам распознавать угрозу, такую как инфекция или повреждение ткани, и вызывать провоспалительный ответ, был «неожиданно расходящимся». в ответ на травму у аксолотля и мыши.
Находка открывает интригующее окно в механизмы, управляющие регенерацией аксолотлей.
Умение “ тянуть за рычаги возрождения ”
Открытие альтернативного сигнального пути, совместимого с регенерацией, может в конечном итоге привести к регенеративной медицине для лечения людей. Хотя отрастание конечности человека может быть нереальным в краткосрочной перспективе, существуют значительные возможности для методов лечения, которые улучшают клинические результаты при заболеваниях, при которых рубцы играют важную роль в патологии, включая болезни сердца, почек, печени и легких.
«Мы приближаемся к пониманию того, как макрофаги аксолотля ориентированы на регенерацию, что приблизит нас к возможности использовать рычаги регенерации у людей», – сказал Годвин. «Например, я представляю себе возможность использовать гидрогель для местного применения на участке раны, который пронизан модулятором, который изменяет поведение макрофагов человека, чтобы оно больше походило на макрофаги аксолотля."
Годвин, который является иммунологом, решил изучить функцию иммунной системы в процессе регенерации из-за ее роли в подготовке раны к заживлению, как эквивалент первого респондента на месте травмы.
Его недавнее исследование открывает двери для дальнейшего картирования критических узлов в сигнальных путях TLR, которые регулируют уникальную иммунную среду, обеспечивая регенерацию аксолотлей и восстановление без рубцов.