Гормон прогестерон направляет восстанавливать утраченные части тела.

У многих животных есть способность восстанавливать утраченные части тела, однако не у всех эта способность развита в равной мере. Например, тритоны вместо откушенной или отрезанной лапы могут отрастить точно такую же лапу. С лягушкой же такой номер не пройдёт – у неё на месте лапы появится нечто длинное и тонкое, напоминающее щупальце. Но если лягушке на обрубок надеть биореактор, который описывают в Cell Reports исследователи из Университета Тафтса, то дело пойдёт на лад.

(Фото: mussi / Flickr.com) 

Слева – то, что выросло у лягушки на месте отрезанной ноги без наконечника, стимулирующего регенерацию; справа – веслообразный вырост, появившийся с помощью гормонального биореактора. (Фото: Celia Herrera-Rincon / Tufts University)

Майкл Левин (Michael Levin) и его коллеги с помощью 3D-принтера сделали что-то вроде силиконового наконечника, который можно было надеть на ампутированную конечность. Наконечник наполняли гидрогелем на основе белков шёлка, пропитанного гормоном прогестероном; известно, что белки шёлка помогают ранам заживать, а прогестерон стимулирует рост нервов, кровеносных сосудов и костной ткани. Шпорцевым лягушкам ампутировали заднюю лапу посередине бедра, надевали на обрубок гидрогель с прогестероном или без и держали его на обрубке 24 часа.

За лягушками потом наблюдали 9,5 месяцев. За это время те амфибии, у которых гидрогелевый биореактор был без гормона, или которым его вообще не надевали, отращивали себе длинный щупальцеобразный вырост, ничем не напоминающий нормальную лапу. Напротив, у тех, которые сутки носили на лапе наконечник с прогестероном, на обрубке вырастал плоский, веслообразный отросток, который был похож на развивающуюся конечность. В этом «весле» получалась более сложная нервная и сосудистая сеть и более развитая кость – в кости даже начинал развиваться сустав, который должен быть между бедренной и берцовыми костями. Лягушки плавали получившимся «веслом» почти так, как если бы у них там была нормальная лапа.

Обычно при повреждении в ране включаются иммунные процессы, которые стараются как можно быстрее её залечить, однако такие реакции препятствуют регенерации, и если регенерировать нужно что-то большое и сложное, то просто ничего не получится. Молекулярный анализ показал, что прогестерон подавлял обычную реакцию организма на повреждение, не давая ране зарубцеваться, тем самым помогая восстанавливать конечность. Особенно важно, что для такого прогресса в регенерации, какой случился у подопытных лягушек, достаточно было всего лишь сутки подержать биореактор с гормоном на обрубке – прогестерон запускал молекулярные сигнальные механизмы, которые потом работали не один месяц.

В перспективе исследователи хотят протестировать свой метод на других повреждениях, и даже на злокачественных опухолях – возможно, с помощью подобного устройства получится их как-то усыпить и подтолкнуть к самоуничтожению. И, конечно, авторы работы рассчитывают, что таким способом можно стимулировать регенерацию не только у амфибий, но и млекопитающих.