Deși medicina regenerativă s-a concentrat mult timp pe celulele stem, un nou studiu demonstrează că propriul nostru organism ascunde un mecanism de regenerare capabil să refacă structuri complexe. Timp de generații, oamenii de știință au considerat formarea țesutului cicatricial o limitare fundamentală a mamiferelor, însă noile date schimbă complet această paradigmă. În timp ce creaturi precum salamandrele pot regenera membre întregi, oamenii își vindecă de obicei leziunile prin formarea de țesut cicatricial.
O nouă cercetare realizată de Facultatea de Medicină Veterinară și Științe Biomedicale (VMBS) a Universității Texas A&M sugerează însă că abilitățile regenerative s-ar putea să nu fie complet absente la mamifere. În schimb, acestea ar putea fi ascunse în mecanismul normal de vindecare al organismului, așteptând să fie activate în condițiile potrivite. Dincolo de importanța biologică, descoperirea explică în sfârșit cum am putea declanșa regenerarea țesuturilor umane pentru a trata traume severe, evitând complicațiile și durerile asociate vindecării clasice prin cicatrizare.
„De ce unele animale se pot regenera, iar altele, în special oamenii, nu, este o întrebare importantă care se pune încă de pe vremea lui Aristotel. Mi-am dedicat întreaga carieră încercând să înțeleg acest lucru.”, a declarat dr. Ken Muneoka, profesor în cadrul Departamentului de Fiziologie și Farmacologie Veterinară (VTPP) al VMBS, citat de publicaţia Science Daily.
Într-un studiu publicat în jurnalul ştiinţific Nature Communications, dr. Muneoka și colegii săi descriu un nou tratament în două etape care a permis regenerarea oaselor, a structurilor articulare și a ligamentelor. Deși țesuturile regenerate nu erau replici perfecte ale celor originale, cercetătorii consideră că această abordare ar putea contribui, în cele din urmă, la reducerea cicatricilor și la îmbunătățirea reparării țesuturilor după amputații.
Fibroză vs. regenerare: cum putem vindeca rănile fără cicatrici?
Când mamiferele sunt rănite, organismul răspunde de obicei prin fibroză. În timpul acestui proces, celulele fibroblaste închid rapid rana și creează țesut cicatricial. Deși această reacție ajută la prevenirea infecțiilor și a leziunilor suplimentare, ea limitează totodată capacitatea organismului de a reconstrui ceea ce s-a pierdut.
Animalele capabile de regenerare urmează o cale diferită. La salamandre, de exemplu, celule similare se adună într-o structură numită blastemă, care servește drept fundament pentru creșterea de țesut nou. Practic, blastema funcționează ca o „sămânță” biologică. În loc să producă fibroză (cicatricea rigidă cu care suntem obișnuiți), celulele din blastemă se reprogramează temporar într-o stare embrionară, fiind capabile să reconstruiască oase, cartilaje și vase de sânge.
„Este ca și cum aceste celule s-ar putea îndrepta în două direcții diferite. Ele ar putea fie să formeze o cicatrice, fie să formeze o blastemă. Cercetarea noastră s-a concentrat pe redirecționarea comportamentului fibroblastelor deja prezente la locul leziunii.”, a declarat dr. Muneoka.
Pentru a explora dacă procesul de vindecare la mamifere ar putea fi orientat spre regenerare, echipa de cercetare a dezvoltat un tratament care utilizează secvențial doi factori de creștere bine-cunoscuți.
Primul pas a constat în aplicarea factorului de creștere al fibroblastelor 2 (FGF2) după ce rana se vindecase deja. Așteptând până la finalizarea procesului inițial de vindecare, cercetătorii au permis organismului să reacționeze normal înainte de a interveni.
Potrivit dr. Muneoka, echipa a „modificat apoi ceea ce urma să se întâmple”.
FGF2 a stimulat formarea unei structuri asemănătoare unui blastem, un fenomen care nu apare de obicei la mamifere după acest tip de leziune. Câteva zile mai târziu, cercetătorii au aplicat un al doilea factor de creștere, proteina morfogenetică osoasă 2 (BMP2), care a determinat acele celule să înceapă formarea de țesuturi noi.
„Acesta este, de fapt, un proces în două etape. Mai întâi îndepărtezi celulele de zona cicatricială, iar apoi le transmiți semnalele care le indică ce să construiască.”, a spus Muneoka.
Medicina regenerativă fără celule stem: rolul fibroblastelor
Una dintre cele mai importante concluzii ale studiului este că regenerarea s-ar putea să nu necesite adăugarea de celule stem din exteriorul organismului, o abordare explorată frecvent în medicina regenerativă.
„Nu este nevoie să obții efectiv celule stem și să le reintroduci. Ele sunt deja acolo – trebuie doar să înveți cum să le faci să se comporte așa cum dorești.”, a spus Muneoka.
Dr. Larry Suva, un alt profesor al VTPP implicat în studiu, a afirmat că rezultatele pun sub semnul întrebării ipotezele de lungă durată privind capacitățile celulelor mamiferelor.
„Celulele pe care le consideram imposibil de programat sunt, de fapt, programabile. Capacitatea nu lipsește – este doar ascunsă.”, a spus dr. Suva.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, dovezi că celulele pot fi redirecționate pentru a crea structuri în afara locației lor obișnuite. Acest proces, cunoscut sub numele de „re-specificare pozițională”, reprezintă o parte importantă a dezvoltării.
În termeni practici, celulele care, în mod normal, ar contribui la formarea unui anumit tip de țesut pot fi instruite să reconstruiască o structură diferită în urma unei leziuni.
Regenerarea oaselor, tendoanelor, ligamentelor și articulațiilor
Deși țesuturile regenerate nu corespundeau exact cu anatomia inițială, cercetătorii au reușit să refacă toate structurile majore care fuseseră îndepărtate în timpul amputării, inclusiv țesutul osos, tendinos, ligamentos și articular.
Zonele regenerate conțineau atât componente scheletice, cât și țesuturi conjunctive dispuse în modele care seamănă cu anatomia naturală.
„Am regenerat ceea ce te-ai aștepta să vezi la acel nivel de leziune. Structurile sunt acolo — doar că nu într-o formă perfectă.”, a afirmat Muneoka.
Descoperirile sugerează, de asemenea, că regenerarea depinde de interacțiunea mai multor căi biologice. Reconstrucția țesutului pare a fi mult mai complexă decât activarea unui singur mecanism.
Implicații clinice: când va fi posibilă vindecarea fără cicatrici?
Deși cercetarea se află încă în stadii incipiente, oamenii de știință consideră că ar putea avea aplicații practice cu mult înainte ca regenerarea completă să devină posibilă.
În loc să se concentreze exclusiv pe înlocuirea structurilor lipsă, această abordare ar putea contribui la îmbunătățirea rezultatelor vindecării prin reducerea formării cicatricilor și îmbunătățirea reparării țesuturilor.
„Oamenii ar trebui să înceapă să se gândească la utilizarea acestor semnale în timpul procesului de vindecare. Chiar și o ușoară deviere a răspunsului de la formarea cicatricilor ar putea aduce beneficii reale.”, a spus dr. Muneoka.
Calea către testarea clinică ar putea fi, de asemenea, mai simplă decât în cazul multor terapii experimentale. BMP2 are deja aprobarea FDA pentru anumite aplicații medicale, iar FGF2 este evaluat în prezent în cadrul mai multor studii clinice.
O nouă perspectivă asupra regenerării la mamifere
Studiul se adaugă dovezilor tot mai numeroase conform cărora regenerarea la mamifere s-ar putea să nu fie o trăsătură complet pierdută. În schimb, ar putea fi o capacitate latentă care, în mod normal, rămâne inactivă în timpul vindecării.
„Acest lucru schimbă modul în care ne gândim la ceea ce este posibil. Odată ce demonstrezi că regenerarea poate fi activată, se deschide ușa către întrebări cu totul noi.”, a spus dr. Suva.
Pentru Muneoka, aceste întrebări au stat la baza a zeci de ani de cercetare și au acum un nou cadru promițător.
„Eșecul regenerativ la mamifere poate fi remediat. Acum avem un model pentru a începe să descoperim cum.”, a mai spus dr. Muneoka.
Deși refacerea completă a membrelor amputate la oameni rămâne, deocamdată, un obiectiv îndepărtat, activarea acestui mecanism de regenerare rescrie regulile biologiei. Transformarea unei cicatrici într-un țesut funcțional nu mai este o chestiune de „dacă”, ci de „când”.
Materialele au fost furnizate de Universitatea Texas A&M.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Oamenii care par buni vânători-culegători sunt preferați ca prieteni, arată un studiu
O grăsime alimentară obișnuită poate favoriza diabetul de tip 2, în timp ce alta ajută la combaterea lui
De ce aceeași leziune a ADN-ului provoacă cancer doar la unele persoane — genele moștenite ar putea explica diferența
Un nou aliaj, de până la 10 ori mai rezistent decât oțelul, se îndoaie în loc să crape. Care este utilitatea sa
