Loomadel kaotatud elundite regenereerimine on mõistatus, mis on teadlastele muret tekitanud iidsetest aegadest. Veel hiljuti usuti, et selle suurejoonelise omadusega saavad ainult madalaimad elusolendite liigid: sisalik kasvab lõigatud saba, mõned ussid saab lõigata väikesteks tükkideks ja igaüks neist kasvab terveks ussiks - näiteid on palju.
Kuid lõppude lõpuks liikus elava maailma areng madalamatest organismidest aina enam ja kõrgemalt organiseeritud organismideni, miks siis see omadus mingil etapil kadus? Ja kas see oli kadunud?
Lernae hüdra, Medusa the Gorgon või meie kolmepäine mao Gorynych, kelle “isetervendavaid” päid raputas väsimatult Ivan Tsarevitš, on küll müütilised tegelased, kuid nad on selgelt “suguluses” väga reaalsete olenditega.
Nende hulka kuuluvad näiteks kiudad - sabaga kahepaiksete liigid, keda peetakse õigustatult üheks iidseimaks loomaks Maal. Nende hämmastav omadus on regenereerimisvõime - kahjustatud või kadunud sabad, käpad, lõualuud uuesti kasvatada.
Lisaks taastatakse ka kahjustatud süda, silma kuded ja seljaaju. Sel põhjusel on nad laboriuuringute jaoks hädavajalikud ja putukaid saadetakse kosmosesse mitte harvemini kui koeri ja ahve. Paljudel teistel olenditel on samad omadused.
Nii kipuvad mustvalged, vaid 2–3 cm pikad sebrakala rerio regenereerima uimede, silmade osi ja isegi taastama oma südame rakke, mille kirurgid regenereerimiskatsete käigus välja lõikasid. Sama võib öelda ka muud tüüpi kalade kohta.
Klassikalised taaselustamise näited on sisalikud ja kurikaelad, kes taastavad kadunud saba; vähid ja vähid, mis kasvatavad kadunud küüniseid; teod, mis on võimelised silmaga uusi "sarvi" kasvatama; salamandrid, mis asendavad loomulikult amputeeritud käpa; meretähed, kes taastavad nende eraldatud kiirte.
Reklaamvideo:
Muide, uus loom võib arenenud reast areneda välja nagu lõikamine. Kuid regenereerimise meister oli lapsoom ehk planaria. Kui lõigata see pooleks, kasvab puudu kehaosa pea ühel pool keha ja teisel pool saba, see tähendab, et moodustuvad kaks täiesti iseseisvat elujõulist isendit.
Ja täiesti erakordse, kahe pea ja kahe sabaga plantaaride ilmumine on võimalik. See juhtub siis, kui piki- ja sisselõiked tehakse esi- ja tagaotsa ning ei lase neil koos kasvada. Isegi 1/280 selle ussi kehaosast saab uue looma!
Pikka aega jälgisid inimesed meie väiksemaid vendi ja ausalt öeldes kadestasid neid. Ja teadlased liikusid viljatu vaatlemise juurest analüüside juurde ja püüdsid paljastada loomade selle "enesetervendamise" ja "enesetervendamise" seadusi.
Esimesena püüdis sellele nähtusele teaduslikku selgust tuua prantsuse loodusteadlane Rene Antoine Reaumur. See oli tema, kes tutvustas teaduses terminit "regenereerimine" - kaotatud kehaosa taastamine oma struktuuriga (ladina keelest ge - "jälle" ja generatio - "tekkimine") - ja viis läbi rea katseid. Tema töö jalgade taastamise kohta vähis avaldati 1712. aastal. Alas, kolleegid ei pööranud talle tähelepanu ja Reaumur loobus neist uuringutest.
Alles 28 aastat hiljem jätkas Šveitsi loodusteadlane Abraham Tremblay regenereerimiskatseid. Olendil, millel ta eksperimenteeris, polnud sel ajal isegi nime. Pealegi ei teadnud teadlased veel, kas see oli loom või taim. Pöidlatega õõnes vars, mille tagumine ots on kinnitatud akvaariumi klaasi või veetaimede külge, osutus kiskjaks ja ka üsna hämmastavaks.
Teadlase eksperimentides muutusid väikese kiskja keha üksikud fragmendid iseseisvateks indiviidideks - nähtus, mida seni tunti ainult taimede maailmas. Ja loom hämmastas loodusteadlast jätkuvalt: teadlase tehtud vasika esiotsa tehtud pikilõigete kohas kasvas ta uuteks kombitsiteks, muutudes "mitme peaga koletiseks", miniatuurseks müütiliseks hüdraks, mille vastu muistsed kreeklased Hercules võitlesid.
Pole üllatav, et katseloom sai sama nime. Kuid uuritaval hüdral oli veelgi toredamaid omadusi kui selle Lernaean nimekaimul. Ta on ühe sentimeetrisest kehast kasvanud terveks 1/200!
Reaalsus ületas muinasjutte! Kuid faktid, mis tänapäeval on teada kõigile koolilastele, avaldati 1743. aastal ajakirjas "Proceedings of the Royal Royal Society", tundusid teadusmaailmale uskumatuna. Ja siis toetas Tremblay seekord juba autoriteetset Reaumurit, kinnitades tema uurimistöö usaldusväärsust.
"Skandaalne" teema äratas kohe paljude teadlaste tähelepanu. Ja varsti osutus uudistamisvõimega loomade nimekiri üsna muljetavaldavaks. Tõsi, pikka aega usuti, et ainult madalaimatel elusorganismidel on isesuuenemise mehhanism. Seejärel avastasid teadlased, et linnud võivad nokka kasvatada, noored hiired ja rotid aga sabasid kasvatada.
Isegi imetajatel ja inimestel on selles piirkonnas väga suure potentsiaaliga kuded - paljud loomad muudavad regulaarselt karusnahka, uuendatakse inimese epidermise soomuseid, kasvavad lõigatud juuksed ja raseeritud habe.
Inimene ei ole olemuselt mitte eriti uudishimulik, vaid ka kirglikult valmis kasutama mis tahes teadmisi enda heaks. Seetõttu on üsna mõistetav, et regenereerimise saladuste uurimise teatud etapis kerkis küsimus: miks see juhtub ja kas on võimalik regeneratsiooni kunstlikult põhjustada? Ja miks kaotasid kõrgemad imetajad selle võime peaaegu?
Esiteks märkisid eksperdid, et taastumine on tihedalt seotud looma vanusega. Mida noorem see on, seda lihtsam ja kiirem on kahjustuste parandamine. Kukkjas kasvab puuduv saba kergesti tagasi, kuid vana konnajala kaotamine muudab selle invaliidiks.
Teadlased uurisid füsioloogilisi erinevusi ja kahepaiksete poolt "enese parandamiseks" kasutatud meetod sai selgeks: selgus, et varajases arengujärgus on tulevase olendi rakud ebaküpsed ja nende arengu suund võib hästi muutuda. Näiteks konnaembrüotega tehtud katsed on näidanud, et kui embrüos on vaid paarsada rakku, saab nahast saada oleva koetüki sellest välja lõigata ja aju piirkonda asetada. Ja see kude … saab aju osaks!
Kui selline operatsioon tehakse küpsema embrüoga, areneb nahk ikkagi naharakkudest - otse aju keskel. Seetõttu on teadlased jõudnud järeldusele, et nende rakkude saatus on juba ette määratud. Ja kui enamiku kõrgemate organismide rakkude jaoks pole tagasiteed, siis on kahepaiksete rakud võimelised aega ümber pöörama ja naasma hetke, mil nende sihtkoht võib muutuda.
Mis on see hämmastav aine, mis võimaldab kahepaiksetel end ise parandada? Teadlased on leidnud, et kui hiidlane või salamandril kaotavad käpad, siis kahjustatud kehapiirkonnas kaotavad luu-, naha- ja vererakud oma eripära.
Kõik sekundaarselt "vastsündinud" rakud, mida nimetatakse blastemaks, hakkavad intensiivselt jagunema. Ja vastavalt keha vajadustele muutuvad neist luu-, naha-, vererakud … et lõpuks muutuda uueks käpaks. Ja kui "enese parandamise" hetkel ühendate tretinoehappe (A-vitamiini hape), siis stimuleerib see konnade taastumisvõimet nii palju, et neil kasvab ühe kadunud asemel kolm jalga.
Pikka aega jäi saladuseks, miks soojaverelistel loomadel taastamisprogramm alla suruti. Seletusi võib olla mitu. Esimene tuleneb asjaolust, et soojaverelistel inimestel on ellujäämise prioriteedid pisut erinevad kui külmaverelistel. Armistunud haavad said olulisemaks kui täielik taastumine, kuna need vähendasid vigastatute surmava verejooksu ja surmava infektsiooni tekkimise võimalusi.
Kuid võib olla ka teine seletus, palju tumedam - vähk, see tähendab, et kahjustatud koe suure ala kiire taastumine tähendab samasuguste kiiresti jagunevate rakkude tekkimist kindlas kohas. See on see, mida täheldatakse pahaloomulise kasvaja tekke ja kasvu ajal. Seetõttu usuvad teadlased, et kiirelt jagunevate rakkude hävitamine on keha jaoks elutähtis ja seetõttu on kiire regenereerimise võimalused surutud maha.
Bioloogiateaduste doktor Petr Garyaev, Venemaa meditsiini- ja tehnikateaduste akadeemia akadeemik, ütleb: "See (taastumine) pole kuhugi kadunud, lihtsalt kõrgemad loomad, sealhulgas inimesed, osutusid väliste mõjude eest paremini kaitstuks ja täielik taastumine polnud nii vajalik."
Mingil määral on see säilinud: haavad ja jaotustükid paranevad, kooritud nahk taastatakse, juuksed kasvavad ja maks taastub osaliselt. Kuid lõigatud käsi enam ei kasva, samamoodi nagu ei tööta enam siseelundid, mitte need, mis on lakanud töötamast. Loodus unustas lihtsalt, kuidas seda teha. Võib-olla peaksime talle seda meelde tuletama.
Nagu alati, aitas Tema Majesteet Chance. Philadelphia immunoloog Helene Heber-Katz andis laboriassistendile kord tavalise ülesande: torgata laborihiirte kõrvad nende märgistamiseks. Paar nädalat hiljem tuli Heber-Katz hiirtele valmis siltidega, kuid … ei leidnud kõrvadesse auke.
Tegime seda uuesti ja saime sama tulemuse: paranenud haavast pole aimugi. Hiirte keha uuendas kude ja kõhre, täites augud, mida nad ei vajanud. Herber-Katz tegi sellest ainsa õige järelduse: kõrvade kahjustatud piirkondades on blasteem - samad mittespetsialiseerunud rakud nagu kahepaiksetel.
Kuid hiired on imetajad, neil ei tohiks seda võimet olla. Katseid kahetsusväärsete närilistega jätkus. Teadlased lõikasid hiirtele sabatükid ära ja … said regeneratsiooni 75 protsenti! Tõsi, keegi ei üritanud isegi "patsientide" käpad ära lõigata ilmselgel põhjusel: ilma cauteriseerimiseta sureb hiir raske verekaotuse käes juba ammu enne kaotatud jäseme taastumist (kui üldse). Ja moksibusioon välistab blastema ilmnemise. Nii et hiirte taastavate võimete täielikku loetelu polnud võimalik välja selgitada. Kuid me oleme juba palju õppinud.
Tõsi, seal oli üks "aga". Need polnud tavalised majahiired, vaid kahjustatud immuunsussüsteemiga spetsiaalsed lemmikloomad. Heber-Katz tegi oma katsetest esimese järelduse: regeneratsioon on omane ainult hävitatud T-rakkudega - immuunsussüsteemi rakkudega - loomadele.
Siin on peamine probleem: kahepaiksetel seda pole. See tähendab, et selle nähtuse juured on immuunsussüsteemis. Teine järeldus: imetajatel on kudede regenereerimiseks vajalikud samad geenid kui kahepaiksetel, kuid T-rakud ei lase neil geenidel töötada.
Kolmas järeldus: organismidel oli algselt haavadest paranemiseks kaks meetodit - immuunsüsteem ja regeneratsioon. Kuid evolutsiooni käigus muutusid need kaks süsteemi omavahel kokkusobimatuks - ja imetajad valisid T-rakud, kuna need on tähtsamad, kuna need on keha peamine relv kasvajate vastu.
Mis kasu on sellest, kui saab kaotatud käe uuesti kasvatada, kui samal ajal kasvavad vähirakud kehas kiiresti? Selgub, et immuunsüsteem, kaitstes meid infektsioonide ja vähi eest, pärsib samal ajal ka meie võimet ennast ise parandada.
Kuid kas on tõesti võimatu millegi peale tulla, sest soovite tõesti mitte ainult noorendamist, vaid keha elu toetavate funktsioonide taastamist? Ja teadlased on leidnud, kui mitte kõigi hädade imerohi, siis võimaluse saada loodusele pisut lähedasemaks tänu blasteemile, vaid tüvirakkudele. Selgus, et inimestel on regenereerimise printsiip erinev.
Pikka aega oli teada, et ainult kahte tüüpi meie rakud saavad taastuda - vere- ja maksarakud. Kui mõne imetaja embrüo areneb, jäetakse osa rakke spetsialiseerumisprotsessist välja.
Need on tüvirakud. Neil on võimalus verd või surevaid maksarakke täiendada. Luuüdi sisaldab ka tüvirakke, millest võivad saada lihased, rasv, luud või kõhred, sõltuvalt sellest, milliseid toitaineid neile laboris antakse.
Nüüd pidid teadlased empiiriliselt katsetama, kas on olemas võimalus "käivitada" iga meie raku DNA-sse salvestatud "juhend" uute organite kasvatamiseks. Eksperdid olid veendunud, et peate lihtsalt panema keha oma võimed "sisse lülitama" ja siis hoolitseb protsess iseenda eest. Tõsi, jäsemete kasvatamise võime satub kohe ajutiseks probleemiks.
See, mida pisike keha hõlpsasti haldab, on täiskasvanu võimuses: mahud ja suurused on palju suuremad. Me ei saa seda teha nagu newt: moodustab väga väikese jäseme ja kasvatage see siis välja. Selleks vajavad kahepaiksed vaid paar kuud, et inimesel kasvaks uus jalg normaalse suurusega, inglise teadlase Jeremy Broxi arvutuste kohaselt kulub selleks vähemalt 18 aastat …
Kuid teadlased on tüvirakkude jaoks leidnud palju tööd. Kõigepealt peate siiski ütlema, kuidas ja kust neid saadakse. Teadlased teavad, et kõige rohkem tüvirakke leitakse vaagna luuüdis, kuid igal täiskasvanul on nad juba algsed omadused kaotanud. Kõige paljutõotavam on nabanööri verest saadud tüvirakkude ressurss.
Kuid pärast sünnitust saavad teadlased koguda ainult 50–120 ml sellist verd. Igast 1 ml-st eraldatakse 1 miljon rakku, kuid ainult 1% neist on eellasrakud. See keha taastava reservi isiklik reserv on äärmiselt väike ja seetõttu hindamatu. Seetõttu saadakse tüvirakud embrüote ajust (või muudest kudedest) - abordimaterjaliks, ükskõik kui kurb on sellest rääkida.
Neid saab isoleerida, asetada koekultuuri, kus algab paljunemine. Need rakud võivad kultuuris elada üle aasta ja neid saab kasutada iga patsiendi jaoks. Tüvirakke saab eraldada nabaväädiverest ja täiskasvanute ajust (näiteks neurokirurgia ajal).
Ja seda saab eraldada hiljuti surnud ajust, kuna need rakud on resistentsed (võrreldes närvikoe teiste rakkudega), säilivad nad siis, kui neuronid on juba degenereerunud. Muudest elunditest, näiteks ninaneelust ekstraheeritud tüvirakud pole nende rakenduses nii mitmekülgsed.
Ütlematagi selge, et see suund on fantastiliselt paljutõotav, kuid seda pole veel täielikult uuritud. Meditsiinis on vaja mõõta seitse korda ja seejärel kümme aastat uuesti kontrollida, et veenduda, et imerohi ei põhjusta probleeme, näiteks immuunsuse nihkumine. Ka onkoloogid ei öelnud oma kaalukat "jah". Kuid sellegipoolest on juba edusamme, ainult labori arengu tasemel, kõrgemate loomadega tehtud katsed.
Võtame näiteks hambaravi. Jaapani teadlased on välja töötanud ravisüsteemi, mis põhineb geenidel, mis vastutavad fibroblastide kasvu eest - need on kuded, mis kasvavad hammaste ümber ja hoiavad neid kinni. Nad testisid oma meetodit koeral, kellel oli varem välja kujunenud raske periodontaalne haigus.
Kui kõik hambad välja kukkusid, töödeldi kahjustatud piirkondi ainega, mis sisaldab neid samu geene, ja agar-agarit - happesegu, mis pakub raku vohamiseks toitainekeskkonda. Kuus nädalat hiljem puhkesid koera tuulevaiksed.
Sama efekti täheldati ahvil, kelle hambad olid aluse külge lõigatud. Teadlaste sõnul on nende meetod proteesimisest palju odavam ja võimaldab esimest korda tohutul hulgal inimestel sõna otseses mõttes hambaid tagastada. Eriti kui arvestada, et 40 aasta pärast on 80% maailma elanikkonnast periodontaalse haiguse suhtes kalduvus.
Teises katseseerias täideti hambakamber dentiini saepuruga (mis etendas induktiivpooli), reageerides igeme sidekoega (amfodont). Ja amfodont muutus ka dentiiniks. Briti hambaarstid loodavad lähitulevikus liikuda edukate katsetega hiirtega edasiste laboriuuringute juurde. Konservatiivsete hinnangute kohaselt maksavad "tüviimplantaadid" sama palju kui tavalised proteesid Inglismaal - alates 1500 kuni 2000 naela.
Uuringud on näidanud, et neerupuudulikkusega inimestel tuleb dialüüsiaparaadile lootmise lõpetamiseks tagasi saada vaid 10% neerurakkudest.
Ja sellesuunalised uuringud on kestnud mitu aastat. Kui oluline see on - mitte õmmelda, vaid uuesti kasvada, mitte istuda pillidel, vaid taastada tervislik funktsioon keha varjatud võimaluste tõttu.
Eriti on leitud viis, kuidas kasvatada kõhunäärmes uusi beetarakke, mis toodavad insuliini, lubades miljonitel diabeetikutel vabaneda igapäevastest süstidest. Ja katsed tüvirakkude kasutamise võimaluse kohta võitluses diabeedi vastu on juba valmimisjärgus.
Käimas on ka raha taastamine hõlmavate fondide loomine. Ontogeny on välja töötanud kasvuteguri nimega OP1, mis jõuab peagi müüki Euroopas, USA-s ja Austraalias. See stimuleerib uue luukoe kasvu. OP1 aitab ravida keerulisi luumurde, kui murtud luu kaks tükki asuvad üksteisest liiga kaugel ja ei saa seetõttu paraneda.
Sageli amputeeritakse sellistel juhtudel jäseme. Kuid OP1 stimuleerib luukoe nii, et see hakkab kasvama ja täidab purunenud luu osade vahelise tühimiku. Venemaa traumatoloogia ja ortopeedia instituudis hangivad teadlased luuüdist tüvirakke. Pärast 4–6-nädalast kultuuris paljunemist siirdatakse nad liigesesse, kus nad rekonstrueerivad kõhrepindu.
Mõni aasta tagasi esitas grupp Briti geneetikuid sensatsioonilise avalduse: nad alustavad tööd südame kloonimisega. Kui katse õnnestub, pole kudede siirdamist vaja. Kuid on ebatõenäoline, et lainegeneetika piirdub ainult siseorganite regenereerimisega ja teadlased loodavad, et nad õpivad, kuidas patsientidele jäsemeid "kasvatada".
Günekoloogia valdkonnas on tüvirakud ka suured lubadused. Kahjuks on paljud noored naised tänapäeval viljatusele hukule määratud: nende munasarjad on lakanud munade tootmisest.
See tähendab sageli, et rakkude kogum, millest folliikulid tekivad, on ammendunud. Seetõttu on vaja otsida mehhanisme, mis neid täiendavad. Esimesed julgustavad tulemused selles valdkonnas on ilmunud hiljuti.
Teadlased näevad juba, kuidas päästa inimesi, kellel on diagnoositud maksatsirroos. Nad usuvad, et haiguse teatud arenguetappides võib terve organi siirdamise asendada ainult tüvirakkude sissetoomisega (läbi arteriaalse voodi, otsesed punktsioonid, rakkude otsene siirdamine maksakudedesse). Venemaa arstiteaduste akadeemia kirurgiakeskuse spetsialistid on alustanud pilootuuringut ja esimesed tulemused on julgustavad.
Ukraina teadlased viivad südame-veresoonkonna haiguste valdkonnas läbi väga huvitavaid eeluuringuid. Juba täna on nad kogunud eksperimentaalseid tõendeid, et tüvirakkude viimine müokardi infarkti või raske isheemiaga patsientidesse on paljutõotav ravimeetod.
Esimesed tüvirakkude siirdamise kliinilised katsed, mis algasid Ameerika Ühendriikides Pittsburghi ülikoolis, on andnud häid tulemusi kriitiliselt haigetel patsientidel, kes on kannatanud isheemilise või hemorraagilise insuldi all. Pärast rakuteraapiat on neuroloogiline taastusravi neis selgelt nähtav.
Kahjuks on emakasisese ajukahjustusega, sealhulgas tserebraalparalüüsiga laste arvu hirmutav statistika väga hästi teada. Juba on tõestatud, et kui sellised lapsed alustavad tüvirakkude siirdamist (või ravi, mille eesmärk on nende stimuleerimine, st oma, endogeensete rakkude lokaliseerimine kahjustatud piirkonnas), siis pärast esimest eluaastat täheldatakse sageli, et isegi anatoomilise seisundi säilitamisega aju defektidest, on lastel neuroloogilised sümptomid minimaalsed.
Tõhusalt välja töötatud tüvirakkude siirdamise tehnoloogiad võivad meie elu täielikult muuta. Kuid see on tulevik ja tänapäeval pole sellel teadmiste alal isegi oma nime, ainult võimalused: "rakuteraapia", "tüvirakkude siirdamine", "regenereerimismeditsiin", isegi "koetehnoloogia" ja "organitehnika".
Kuid selle uue suuna kõiki võimalusi on juba võimalik loetleda. Pole põhjuseta, et nad ütlevad, et XXI sajandit tähistab bioloogia ja võib-olla aitab inimkonnale taastamiskogemus, mida miljonid aastad on säilinud kahepaiksed ja algloomad.
