Επί αιώνες, οι επιστήμονες θεωρούσαν την ανικανότητα αναγέννησης χαμένων μελών του σώματος ως έναν σημαντικό βιολογικό περιορισμό για τους ανθρώπους και άλλα θηλαστικά. Οι σαλαμάνδρες και ορισμένα άλλα ζώα μπορούν να αναγεννήσουν ολόκληρα άκρα, αλλά οι άνθρωποι συνήθως επουλώνουν τους σοβαρούς τραυματισμούς μέσω του σχηματισμού ουλώδους ιστού.
Νέα έρευνα από το Κολέγιο Κτηνιατρικής και Βιοϊατρικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Texas A&M (VMBS) υποδηλώνει ότι αυτός ο περιορισμός μπορεί να μην είναι απόλυτος. Η ικανότητα αναγέννησης ιστών ίσως εξακολουθεί να υπάρχει στα θηλαστικά, αλλά ενδέχεται να παραμένει “κρυμμένη” μέσα στη συνήθη διαδικασία επούλωσης του οργανισμού.
«Το γιατί ορισμένα ζώα μπορούν να αναγεννηθούν και άλλα, ιδιαίτερα οι άνθρωποι, όχι, είναι ένα μεγάλο ερώτημα που τίθεται από την εποχή του Αριστοτέλη\», δήλωσε ο Δρ. Ken Muneoka, καθηγητής στο Τμήμα Κτηνιατρικής Φυσιολογίας και Φαρμακολογίας (VTPP) του VMBS.
«Έχω αφιερώσει την καριέρα μου στην προσπάθεια της κατανόησης αυτού του φαινομένου». Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, ο Muneoka και οι συνεργάτες του περιγράφουν μια νέα θεραπεία δύο σταδίων που πυροδότησε την επαναδημιουργία οστού, αρθρικών δομών και συνδέσμων.
Οι αναγεννημένοι ιστοί δεν ήταν τέλεια σχηματισμένοι, αλλά οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η μέθοδος θα μπορούσε να έχει άμεση αξία για τη μείωση του σχηματισμού ουλώδους ιστού και τη βελτίωση της αποκατάστασης των ιστών μετά από ακρωτηριασμούς.
Ανακατευθύνοντας τη φυσική απόκριση του οργανισμού
Όταν τα θηλαστικά τραυματίζονται, ο οργανισμός συνήθως ανταποκρίνεται μέσω της ίνωσης. Σε αυτή τη διαδικασία, τα κύτταρα που ονομάζονται ινοβλάστες σφραγίζουν γρήγορα την πληγή και δημιουργούν ουλώδη ιστό. Αυτό το γρήγορο κλείσιμο βοηθά στην προστασία του σώματος, αλλά ταυτόχρονα εμποδίζει την ανακατασκευή των δομών που λείπουν.
Στα ζώα που έχουν την ικανότητα να αναγεννώνται, όπως οι σαλαμάνδρες, παρόμοια κύτταρα συγκεντρώνονται σε ένα βλάστημα. Αυτή η προσωρινή δομή λειτουργεί ως θεμέλιο για την ανάπτυξη νέου ιστού. «Είναι σαν αυτά τα κύτταρα να μπορούν να κινηθούν προς δύο διαφορετικές κατευθύνσεις», δήλωσε ο Muneoka.
Η συνταγή της ανάπλασης: Δύο αυξητικοί παράγοντες αλλάζουν τα δεδομένα
«Θα μπορούσαν είτε να δημιουργήσουν μια ουλή είτε να δημιουργήσουν ένα βλάστημα. Η έρευνά μας επικεντρώθηκε στην επανακατεύθυνση της συμπεριφοράς των ινοβλαστών που βρίσκονται ήδη στο σημείο του τραυματισμού».
Για να διαπιστώσουν αν η επούλωση στα θηλαστικά θα μπορούσε να ωθηθεί προς την αναγέννηση, οι ερευνητές δημιούργησαν μια διαδοχική θεραπεία χρησιμοποιώντας δύο αυξητικούς παράγοντες που έχουν ήδη μελετηθεί εκτενώς.
Το πρώτο βήμα ήταν η εφαρμογή του αυξητικού παράγοντα ινοβλαστών 2 (FGF2) αφού η πληγή είχε κλείσει.
Αυτό επέτρεψε στον οργανισμό να ολοκληρώσει τη συνηθισμένη διαδικασία επούλωσης προτού οι ερευνητές «αλλάξουν αυτό που συμβαίνει στη συνέχεια», δήλωσε ο Muneoka.
Η στρατηγική των δύο βημάτων: Από την επούλωση στην καθοδηγούμενη δημιουργία
Ο παράγοντας FGF2 ενθάρρυνε τον σχηματισμό μιας δομής που μοιάζει με βλάστημα, η οποία κανονικά δεν εμφανίζεται στα θηλαστικά μετά από αυτού του είδους τον τραυματισμό.
Αρκετές ημέρες αργότερα, οι ερευνητές εφάρμοσαν μια δεύτερη θεραπεία, τη μορφογενετική πρωτεΐνη των οστών 2 (BMP2), η οποία ώθησε αυτά τα κύτταρα να αρχίσουν να χτίζουν νέες δομές ιστών.
«Πρόκειται πραγματικά για μια διαδικασία δύο σταδίων», είπε ο Muneoka. «Αρχικά απομακρύνεις τα κύτταρα από τη διαδικασία της επούλωσης με ουλή και στη συνέχεια τους δίνεις τα σήματα που τους λένε τι ακριβώς πρέπει να χτίσουν».
Αμφισβητώντας τις παραδοχές για την αναγέννηση
Ένα από τα κύρια συμπεράσματα της μελέτης είναι ότι η αναγέννηση μπορεί να μην απαιτεί την προσθήκη εξωτερικών βλαστοκυττάρων, ένας στόχος κοινός σε πολλές στρατηγικές της αναγεννητικής ιατρικής. «Δεν χρειάζεται στην πραγματικότητα να πάρεις βλαστοκύτταρα και να τα επανατοποθετήσεις», δήλωσε ο Muneoka. «Είναι ήδη εκεί — απλώς πρέπει να μάθεις πώς να τα κάνεις να συμπεριφέρονται με τον τρόπο που θέλεις».
Ο Δρ. Larry Suva, καθηγητής στο VTPP που συμμετείχε στη μελέτη, ανέφερε ότι η εργασία αυτή αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες αντιλαμβάνονται τα όρια της επούλωσης στα θηλαστικά. «Τα κύτταρα που πιστεύαμε ότι ήταν αδύνατο να προγραμματιστούν, στην πραγματικότητα μπορούν να προγραμματιστούν”, δήλωσε ο Suva. “Η ικανότητα δεν απουσιάζει — απλώς είναι συσκοτισμένη».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι τα κύτταρα θα μπορούσαν να ανακατευθυνθούν ώστε να σχηματίσουν δομές εκτός της αρχικής τους θέσης. Η διαδικασία αυτή, γνωστή ως επαναπροσδιορισμός θέσης (positional re-specification), είναι σημαντική κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης.
Με πιο πρακτικούς όρους, αυτό σημαίνει ότι κύτταρα που κανονικά θα βοηθούσαν στον σχηματισμό μιας περιοχής του σώματος, μπορούν να καθοδηγηθούν ώστε να ανακατασκευάσουν μια διαφορετική δομή μετά από έναν τραυματισμό.
Ατελής αλλά πλήρης επαναδημιουργία
Οι αναγεννημένες δομές δεν ταυτίζονταν απόλυτα με την αρχική ανατομία. Παρόλα αυτά, οι ερευνητές κατάφεραν να αποκαταστήσουν όλα τα κύρια συστατικά που είχαν αφαιρεθεί κατά τον ακρωτηριασμό, συμπεριλαμβανομένων των οστών, των τενόντων, των συνδέσμων και του αρθρικού ιστού.
Η επαναδημιουργία περιλάμβανε τόσο σκελετικούς όσο και συνδετικούς ιστούς, διατεταγμένους με τρόπο που αντανακλούσε τη φυσική δομή. «Αναγεννήσαμε ό,τι θα περίμενε κανείς να δει σε αυτό το επίπεδο τραυματισμού», δήλωσε ο Muneoka. «Οι δομές είναι εκεί — απλώς όχι σε τέλεια μορφή».
Η μελέτη έδειξε επίσης ότι η αναγέννηση εξαρτάται από διάφορα βιολογικά μονοπάτια και όχι από έναν απλό μηχανισμό, υποδηλώνοντας ότι η ανακατασκευή των ιστών είναι μια διαδικασία πολύ πιο περίπλοκη από την ενεργοποίηση ενός και μόνο διακόπτη.
Πιθανές εφαρμογές στην ανθρώπινη επούλωση
Η εργασία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, αλλά θα μπορούσε να έχει πιο άμεση εφαρμογή στη βελτίωση της αποκατάστασης των τραυμάτων. Αντί να στοχεύουν εξαρχής στην αναγέννηση ολόκληρων μελών του σώματος, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η προσέγγιση αυτή μπορεί αρχικά να βοηθήσει στη μείωση των ουσιών (ουλών) και στην προώθηση της καλύτερης επούλωσης των ιστών.
«Οι άνθρωποι θα πρέπει να αρχίσουν να σκέφτονται τη χρήση αυτών των σημάτων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επούλωσης», δήλωσε ο Muneoka. «Ακόμη και η ελαφριά μετατόπιση της απόκρισης του οργανισμού μακριά από τη δημιουργία ουλών θα μπορούσε να έχει ουσιαστικά οφέλη».
Επειδή ο παράγοντας BMP2 είναι ήδη εγκεκριμένος από τον FDA για ορισμένες ιατρικές χρήσεις και ο FGF2 δοκιμάζεται σε πολλαπλές κλινικές μελέτες, ο δρόμος προς την κλινική έρευνα ενδέχεται να είναι πιο προσβάσιμος από ό,τι για εντελώς νέες θεραπείες.
Μια νέα κατεύθυνση για την αναγεννητική ιατρική
Η μελέτη υποδεικνύει έναν διαφορετικό τρόπο προσέγγισης της αναγέννησης στα θηλαστικά. Αντί να έχει χαθεί εντελώς, η ικανότητα αυτή ενδέχεται να είναι ακόμα παρούσα, αλλά ανενεργή.
«Αυτό αλλάζει τον τρόπο που σκεφτόμαστε για το τι είναι εφικτό», δήλωσε ο Suva.
«Από τη στιγμή που δείχνεις ότι η αναγέννηση μπορεί να ενεργοποιηθεί, ανοίγει η πόρτα για να θέσουμε εντελώς νέα ερωτήματα».
Για τον Muneoka, αυτά τα ερωτήματα διαμόρφωσαν δεκαετίες έρευνας και πλέον διαθέτουν μια ισχυρότερη πειραματική βάση. Η αποτυχία της αναγέννησης στα θηλαστικά μπορεί να διορθωθεί», δήλωσε.
«Τώρα έχουμε ένα μοντέλο για να αρχίσουμε να κατανοούμε το πώς».
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου