Czy utracone kończyny mogą odrosnąć? Wśród wyższych zwierząt, kręgowców, udaje się to tylko salamandrom. Taką zdolność mają też i kijanki. Jednak tracą ją, gdy przeobrażą się w dorosłe żaby.

Większość kręgowców nie potrafi regenerować kończyn. Naukowcy to zmienili

Gadom mogą odrastać już tylko utracone ogony. U ssaków regeneracja, czyli zdolność tkanek do tworzenia utraconych struktur, ograniczona jest do naskórka i jego tworów (rogów, pazurów, paznokci, włosów) oraz wątroby. Regeneracja kończyn to dla organizmów kręgowców zbyt trudne zadanie.

Jednak nowa praca opublikowana w czasopiśmie „Science Advances” przybliża naukę do tego celu. Badacze z Uniwersytetów Tufts i Harvarda opisują w niej udaną regenerację nóg u żaby.

Dorosłe żaby nie mają takich zdolności. Jednak naukowcom udało się to sprawić dzięki pięciu różnym lekom podawanym miejscowo za pomocą specjalnego aplikatora.

Podawanie leków do kikuta utraconej kończyny trwało zaledwie jedną dobę. To uruchomiło trwający półtora roku proces regeneracji. Po tym czasie żaby odzyskiwały całkowicie sprawne nogi.

Jak udało się doprowadzić to tego, by żabie odrosła odcięta kończyna

Kikuty amputowanych nóg naukowcy zakryli specjalnym pojemnikiem. Nazwali go BioDome, czyli BioKopułą. Znajdował się w nim żel z protein jedwabiu, w którym rozpuszczono pięć różnych substancji mających wywołać regenerację kończyny.

Każdy z pięciu leków miał inne działanie. Zadaniem pierwszego była zahamowanie procesu zapalnego w miejscu zranienia. Drugiego - zatrzymanie produkcji kolagenu, który tworzy blizny. Pozostałe trzy substancje miały pobudzać wzrost nerwów, naczyń krwionośnych i mięśni.

Kombinacja tych leków miała zatrzymać naturalny proces bliznowacenia. Blizny służą temu, by zatrzymać krwawienie i zapobiec infekcjom w miejscu zranienia. Blokują jednak wzrost innych tkanek i usztywniają naprawione miejsce.

Amputowana noga odrosła. Ale jej palce już nie miały kości

Kombinacja pięciu leków okazała się skuteczna. Widać było, że kończyny zaczynają żabom odrastać. Struktury kostne przypominały budowę nogi, tkanki były zróżnicowane, regenerowały się też nerwy. Po pewnym czasie pojawiły się nawet palce – choć te już bez kości.

Zregenerowane kończyny były sprawne i reagowały na bodźce. Żaby odzyskały sprawność w zakresie  poruszania się w wodzie. Jedynym defektem był brak palców u żabich stóp.

– To emocjonujące zobaczyć, że wybrane przez nas leki pomogły w odtworzeniu niemal całej kończyny – mówi prof. Nirosha Murugan z Tufts University, główna autorka opublikowanej pracy. – To, że udało się uruchomić trwające wiele miesięcy procesy regeneracji dzięki krótkiemu podawaniu leków sugeruje, że żaby - i być może inne kręgowce - mają uśpione zdolności do regeneracji, które można uruchomić.

Czy regeneracja kończyn uda się u ssaków? Badacze zamierzają to sprawdzić

Większość zwierząt, które potrafią regenerować kończyny, żyje w wodzie. U salamander (oraz innych płazów ogoniastych) udaje się to całkowicie. U pozostałych płazów tworzy się jednak blastema – masa komórek spotykana zwykle na etapie rozwoju zarodkowego. Przykrywa ją tworząca się blizna i do dalszego rozwoju kończyny nie dochodzi.

W poprzednich badaniach naukowcy dowiedli, że progesteron może sprawić, ze blastema po amputacji kończyny nie przestanie rosnąć. W ten sposób uzyskano jednak tylko twory przypominające wydłużony kikut, a nie sprawną kończynę. Teraz udało się u żab wyhodować dobrze ukształtowaną nogę.

U ssaków po utracie kończyny nie powstaje nawet blastema. Jak sądzą badacze, może być to związane z tym, że żyją na lądzie. Stąd pomysł przykrycia miejsca amputacji żelem, który przypomina środowisko wodne. Żel w pewien sposób imituje płyn owodniowy – czyli inaczej wody płodowe. – Zamierzamy sprawdzić, jak ten sposób sprawdzi się w przypadku ssaków – mówi prof. Michael Levin, współautor pracy.

Źródła: Tufts University, Science Advances.