Саламандры научат людей выращивать органы
Источник: Правда.Ру
http://www.pravda.ru/science/eureka/discoveries/316300-stvol-0

Ученые надеются, что в скором времени им удастся разгадать тайну способности саламандр отращивать утраченные конечности и органы. А затем они собираются "запрограммировать" человеческий организм, чтобы и он смог самостоятельно себя восстанавливать.

У мексиканских аксолотлей (кротовая саламандра) этот процесс проходит так: если они теряют конечность, на месте раны формируется так называемая бластема, которая затем, в течение трех недель, преобразуется в новую, полностью функциональную конечность без единого шрама.

То есть саламандра может успешно и быстро отрастить новую лапку взамен отсечённой, скрупулёзно воссоздав все косточки, мускулы, кожу, сосуды, нервные волокна.

Долгое время специалисты считали, что человеку данная способность настолько чужда, что мысли о ней никогда не выйдут за рамки научной фантастики. Однако ученым из университета Флориды удалось выявить некоторые предпосылки, позволяющие надеяться на то, что когда-нибудь люди, как саламандры, смогут воспользоваться регенеративной способностью.

"Эта способность очень близка млекопитающим, - отмечает руководитель исследования профессор Малкольм Маден. - Мы надеемся, что когда-нибудь люди смогут самостоятельно восстанавливать собственные органы и конечности".

Изучая регенеративные способности аксолотля, эксперты ошибочно предполагали, что своими чудесными возможностями амфибии обязаны так называемым плюрипотентным клеткам. Они могут формировать любую ткань - и в конечном итоге целый орган.

Недавняя публикация в журнале Nature развенчала это заблуждение, раскрыв принципиально иную сущность регенеративного процесса: он похож на сложную версию заживления, способность к которому присуща и человеку, и другим млекопитающим.

Ученые говорят, что благодаря новому исследованию чудесные возможности саламандр становятся ближе человеку, пишет Innovanews.

Регенерация задействует обычные стволовые клетки, но при этом организму необходима способность преобразовывать их только в необходимую форму. Проще говоря, бывшие клетки мышц в новой конечности животного не должны стать клетками кожи или хрящей, а клетки хрящей - мускулами. И так далее.

Что самое интересное, люди также обладают стволовыми клетками, которые могут заменить соответствующие виды тканей. Но в нашем организме процесс восстановления продвигается куда медленней.

Ксения Образцова


http://sacramento.russianamerica.com/common/arc/story.php?id_cr=113&id=225922
Саламандры научат людей заживлять раны без шрамов и отращивать новые конечности

Тайны саламандр когда-нибудь, возможно, научат людей заживлять раны без шрамов и даже отращивать новые конечности после их ампутации: фонд исцеления и Университет Манчестера объявили о 25-летней программе сотрудничества стоимостью 10 млн фунтов, цель которой - понять, каким образом некоторым существам удается регенерировать оторванные конечности, и выяснить, можно ли дать людям такие же способности, пишет The Times (перевод на сайте Inopressa.ru).

Не надо думать, что эта цель нереалистична, говорит работающий в фонде исцеления специалист по регенерации тканей Энрике Амайя. Человеческие эмбрионы, находящиеся в утробе, если их оперируют до шестого месяца беременности, залечивают раны без шрамов, но впоследствии эта способность утрачивается. У людей и амфибий 85% одинаковых генов, и весьма вероятно, что у взрослого человека имеются, в скрытой форме, гены, обеспечивающие заживление без шрамов.

Идентифицировать эти гены дают возможность головастик и лягушка. Головастики, получившие травму, бесследно залечивают повреждения за несколько часов, а новый хвост отращивают за девять дней. Саламандры могут неоднократно отращивать одну и ту же конечность, а некоторые ящерицы умеют избавляться от хвоста по своему желанию. У саламандр разгадкой является бластема, группа клеток, обладающих способностью превращаться в новые конечности. "Мы хотим найти способы создания этих клеток", - заявил Амайя.

Головастики являются подходящим объектом для экспериментов, поскольку развиваются вне материнской утробы, что делает их доступными, а также потому, что и они утрачивают способность к регенерации после превращения в лягушек. Это означает, что можно идентифицировать гены, управляющие этим процессом.

"Можно заставить взрослую лягушку регенерировать? - спрашивает Амайя. - Именно это мы и хотим выяснить прежде всего. Следующий шаг: можно ли идентифицировать механизмы, которые заставили бы млекопитающих регенерировать конечности, как саламандры?" Ученый надеется, что новые способы лечения появятся "на протяжении поколения".

Профессор Амайя работает вместе с Марком Фергюсоном, чьи новые методики лечения, уменьшающие образование шрамов, в настоящее время проходят клинические испытания. "Наука не стоит на месте, - говорит Фергюсон. - Было безответственно думать, что это можно сделать за два-три года, но успех нынешних препаратов можно развить".

Цель профессора Амайи, после того как гены будут идентифицированы, - разработка препаратов или методов генной терапии, которые в случае необходимости будут активировать или подавлять их у людей. Первый этап - заживление без шрамов, до регенерации конечностей еще очень далеко.

Гус Макгрутер, возглавляющий исследования в области пластической и восстановительной хирургии в Университете Манчестера, говорит, что регенерация тканей является следующим шагом для тех, кто страдает деформацией конечностей. "Это вопрос денег, ресурсов и исследований, - отмечает он. - И это непременно произойдет".

Существа, умеющие отращивать новые конечности или заживлять травмы без шрамов:

Саламандры. Земноводные, которые могут неоднократно отращивать потерянные конечности и другие части тела.

Планарии. Когда этих червей режут на части, они просто превращаются в новых червей. До 300 червей за один раз.

Головастики. Отращивают новые хвосты, за несколько часов бесследно вылечивают раны.

Ящерицы. Могут сбросить часть хвоста или весь хвост в случае нападения хищника. Новые хвосты отрастают за 3-4 месяца.

По материалам NewsRu.com


http://infox.ru/science/human/2009/02/27/Naydyen_gyen__kotory.phtml
Зубы можно вырастить где попало
Снежана Шабанова

Выращивание новых зубов — хоть в три ряда, по желанию, уже не за горами. Ученые обнаружили гены, которые отвечают за формирование зубной эмали и рост целых зубов. И смогли по своему усмотрению либо лишить животных зубов, либо вырастить зубы где попало.

Исследователи из Цюрихского университета (University of Zurich) под руководством профессора Тимиоса Митсиадиса (Thimios Mitsiadis) выяснили, что зачаток лица и зубной системы формируется в период внутриутробного развития из эпителия и мезенхимы зародыша. Нарушение этого процесса приводит к развитию челюстно-лицевых патологий — дефектов развития зубов, заячьей губы и волчьей пасти.

Ученые решили провести исследования на специальных трансгенных мышах, чтобы выяснить схему временного и пространственного вовлечения генов в развитие зубной системы и лица. А заодно и точно определить, какие гены отвечают за кариес и разрушение зубной ткани.

Беззубые мыши

Для эксперимента у подопытных животных искусственно нарушили фактор транскрипции гена Tbx 1. Отсутствие этого гена играет принципиальную роль в развитии синдрома Ди Джоржи, при котором у человека развивается ряд уродств сердца, тимуса, паращитовидной железы, лица и зубов. А также зубной эмали, которую авторы работы называют «самой твердой органической тканью».

Зубная эмаль, по словам исследователей, формируется путем минерализации определенных белков, которые выделяются эпителиальными клетками зуба – амелобластами. Эти клетки производят эмаль до того момента, когда зуб начинает прорезаться из десны.

Выяснилось, что у мышей с отключенным Tbx 1 обнаружился недостаток и в эмали, и в амелобластах. Правда, лабораторные животные прожили не очень долго и ученым пришлось заканчивать эксперимент на долгоживущих культурах тканей, которые и позволили проследить рост зубов до полной зрелости.

Связь между производством эмали и генами обнаружили и коллеги Митсиадиса из Орегонского университета. Правда, по их данным, на нехватку эмали влияет отключение фактора транскрипции другого гена — Ctip 2.

Зубы из стволовых клеток

Ученые из Цюриха также выяснили, что Tbx 1 вовлечен в производство стволовых клеток зубного эпителия, которые в свою очередь формируют амелобласты. Поэтому Митсиадис считает, что в некоторых случаях для восстановительной терапии при генетических аномалиях зубов можно использовать стволовые клетки. «Эти клетки в будущем могут пригодиться для новых технологий трансплантации, – объясняет профессор, — понимание генных механизмов, которые управляют ростом и восстановлением зубов, позволит нам производить новые продукты и ткани для замены травмированных и больных зубов. Хотя только на стволовые клетки ставку делать не стоит».

Мыши с волчьей пастью и акульими зубами

Исследователи из Медицинского центра Рочестерского университета (University of Rochester Medical Center), которыми руководит доктор Руланг Джанг (Rulang Jiang), решили не останавливаться на изучении особенностей происхождения зубной эмали. Они решили узнать, как растут сами зубы. И для этого тоже обратились к периоду формирования лица во время развития плода.

Для науки снова пришлось «страдать зубами» лабораторным мышам. Ученые вывели модифицированных животных, у которых «выключили» ген Osr 2 — по-видимому, «коллегу» Tbx 1. В его «зону ответственности» входила профилактика деформации зубов и появления волчьей пасти — врожденного дефекта, при котором две половины нёба не соединяются, образуя щель.

«Выбивание» Osr 2 привело к тому, что мышата появлялись на свет с волчьей пастью. Помимо этого у них вырастали зубы за пределом нормальной линии роста. Этот факт так заинтересовал Джанга, что он решил оставить волчью пасть на время в покое и сосредоточился на изучении путей роста зубов.

Первым признаком формирования зубов у эмбрионов млекопитающих служит утолщение эпителия вдоль линии челюсти. Это говорит о том, что сформировалась группа клеток, которую называют зубной пластинкой. Так как все зубы формируются впоследствии из этой пластинки, ученые предположили, что какое-то специальное качество эпителиальных клеток делает их пригодными для данного процесса. Предыдущие исследования показали, что зубы могли появляться из эпителия, который обычно не задействован в зубной пластинке. Но как проявлялись сигналы для роста зубов вне границ зубного ряда, ученые не знали.

Исследования в других лабораториях также показали, что для инициирования роста зубов нужен костный морфогенетический белок Bmp 4. У него есть собственный «усилитель сигнала» — белок Msx 1. Поэтому Джанг с коллегами предположил, что есть некоторый неизвестный фактор, который ограничил у мышей с недостатком Osr 2 рост зубов в один ряд, блокируя Bmp 4.

Дальнейшее исследование показало, что концентрация активного гена Osr 2 увеличивается в зачатке челюстей по направлению от щеки к языку. А концентрация Bmp 4 увеличивается в обратном направлении. Причем если Osr 2 не работает, то активность Bmp 4 распространяется за пределы зубного ряда, а не ограничивается только зубной пластинкой. И тогда зубы могут вырастать далеко за пределами «традиционного» для млекопитающих зубного ряда.

Где расти зубам

На этом Джанг опять же не остановился. Он решил выяснить, почему у млекопитающих между зубами есть расстояние. И почему иногда его нет и смежные зубы выглядят сплавленными между собой. Поэтому исследователи вновь взялись за мышей, у которых удалили и ген Osr 2, и ген Msx 1.

Экспериментальным мышам, у которых не хватало только Msx 1, не смогли вырастить ни один зуб. А тем, у кого «выключили» оба белка, вырастили только первые коренные зубы. Эксперимент позволил ученым говорить о том, что даже если нет ставящего зубы на место Osr 2, то белка Bmp 4 вполне хватает, чтобы что-то во рту все-таки выросло. А вот без Msx 1 сигнал Bmp 4 не усиливался настолько, чтобы началось строительство следующего зуба в ряду.

Профессор Джанг предположил, что Bmp 4 сотрудничает с другими факторами формирования зубов и помогает создать «демаркационную зону» вокруг каждого зуба, где уже ничего не растет. Когда зуб почти созрел, Msx 1 уменьшает уровень запрета на рост и начинается развитие следующего зуба, управляемое Bmp 4.

Так как растут не только зубы, но и челюсть, каждый зуб должен получить сигнал, что кость челюсти уже достаточно для него отросла. Тут, по словам Джанга, и кроется механизм формирования волчьей пасти.

В планах команды из Рочестера – точно отследить генетическую цепь, которая управляет копированием зубов и развитием неба. Ну и, чтобы не отставать от коллег из Цюриха, понять, как можно применить стволовые клетки для лечения волчьей пасти. И выращивания зубов на пустом месте.

Материалы о нелегком становлении зубов на свое место можно прочитать на сайте Медицинского центра Рочестерского университета в журнале Science.

А про то, как появляется зубная эмаль, авторы исследования написали в журнале Development Biology и на сайте Цюрихского университета.


http://www.newizv.ru/news/2008-06-06/91411/
«Мы вряд ли кого-то удивим»
Минобороны РФ собирается выращивать конечности для искалеченных солдат
АНДРЕЙ ЛЕОНОВ

Военные медики России ведут исследования по восстановлению органов и конечностей тяжело раненных военнослужащих. Об этом сообщил начальник Главного военно-медицинского управления Минобороны генерал-майор медицинской службы Владимир Шаппо. При этом он сослался на аналогичный опыт в США, где специально для оборонных нужд создан Институт регенерационной медицины. Отечественные эксперты, между тем, назвали такое сравнение преувеличением.

Военно-медицинские исследования в области регенерации органов и частей тела человека ведутся во многих странах. Так, в апреле об этом открыто заявили в США, где при министерстве обороны был создан Институт регенеративной медицины. Пока ему поручено изучать технологии получения и применения стволовых клеток и разрабатывать методы восстановления кожи, мышц и костных тканей, но в будущем в лабораториях института начнут выращивать внутренние органы и части тела.

В живом, здоровом организме постоянно обновляются кровь, мышцы, кожа. Поэтому, считает старший хирург Министерства обороны США Эрик Шумейкер, тщательно изучив эти процессы, можно разработать аналогичные искусственные стимуляторы регенерации. Заинтересованность военных служб в развитии этой области медицины понятна. Даже современные продвинутые средства защиты не могут застраховать солдат от ожогов и потери конечностей. Возможность выращивать утраченные фрагменты тела решит эту проблему.

Ученые убеждены: ждать появления «мастерской по ремонту вояк» осталось недолго. «Тканево-инженерные трансплантаты кожи уже существуют, – рассказал «НИ» директор Института стволовых клеток человека Артур Исаев. – В 2004 году немецкие врачи создали тканево-инженерный трансплантат нижней челюсти: на титановый каркас и костные блоки сумели нарастить ткани и прорастили сосудами. Ученые пока не знают, как проращивать ткани нервами, поэтому человек не чувствует ее. Но это – вопрос времени. На стыке стволовой медицины и нанотехнологий можно будет создать целые фрагменты тела уже до 2050 года».

Что касается нашей страны, то возможностями регенерации отечественные военные заинтересовались давно. Еще в 80-х годах Министерство обороны СССР заказало проведение работ по тканевым трансплантатам. С крушением социалистической системы разработки были прерваны. Однако сейчас, по словам начальника Главного военно-медицинского управления Минобороны Владимира Шаппо, наши врачи и ученые всерьез взялись за эксперименты, аналогичные проводимым на Западе.

«Совсем недавно Министерство обороны организовало даже «круглый стол», посвященный обсуждению использования достижений регенеративной медицины в военной сфере, – рассказал «НИ» Артур Исаев. – В нем участвовали многие специалисты и представители научных учреждений, занятых в области изучения стволовых клеток. Правда, говорить о каких-то серьезных подвижках пока рано. Тем более что военная медицина связана с острыми травмами, а то, чем занимаемся мы, больше относится к реабилитационным методам».

По словам специалистов, к сожалению, Россия отстает от той же Америки, где на исследования в сфере медицинской регенерации выделяются колоссальные средства. На пять лет исследовательской деятельности Институту регенеративной медицины выделили 250 млн. долларов. Кроме того, в научные разработки активно включаются частные университеты и лаборатории, которые планируют выводить продукцию института на рынок.

«Безусловно, у нас есть свои достижения в восстановительной медицине, – рассказал «НИ» доктор медицинских наук Кирилл Данишевский. – Однако какого-то серьезного прорыва ждать в ближайшем будущем не стоит. Сообщения об исследованиях, которые ведут наши военные, следует относить скорее к пиару, чем к реальной действительности. Учитывая же масштабы финансирования нашей науки, мы вряд ли скоро кого-то удивим».