Принцип аксолотля: чи зможе людство створювати нові органи та кінцівки

Аксолотль, личинкова стадія амфібії амбистома (амвуѕтома мехісапим), може при втраті заново відростити будь-яку частину тіла – лапу, хвіст, очі, серце, щелепу і навіть частина мозку. Але якщо закони біології дозволяють таке, чому б не використовувати цей принцип для відрощування втрачених рук, ніг і будь-яких інших органів… У людини?
Люди поки не вміють замінювати свої органи та кінцівки, в кращому випадку беруть їх у донорів, але це завжди ризик і працює далеко не з будь-якими органами. Хворим доводиться чекати своєї черги; чужі органи відторгнення імунною системою, і її потрібно придушувати. Але є способи краще.
Наочним прикладом служить технологія, застосована биоинженерами з Массачусетського госпіталю і Гарвардської медичної школи. Вчені взяли щурячу нирку і вимили з неї всі клітини. Залишився каркас, зберіг форму і внутрішню структуру. Каркас заповнили клітинами, выстилающими внутрішні порожнини тіла, – клітинами епітелію та ендотелію – і потім пересадили живий щура. Нова версія нирки відмінно прижилася, судини наповнилися кров’ю, і вона стала виділяти сечу. У США пересадки нирки чекають близько 100000 хворих, а 400000 живуть з хворобою нирок у термінальній стадії, що вимагає постійного очищення крові. Їх могли б врятувати такі системи, які заповнюються клітинами самого пацієнта, – адже вони не будуть відторгатися.
З часом каркас будуть робити на ЗД-принтері з біосумісних матеріалів. Так вже вдалося виростити шкіру, судини і сечовий міхур. Створення штучних нирок і серця – питання найближчих років. І все ж ложка дьогтю тут велика: метод годиться лише для простих органів з повторюваною структурою. Очі, руки або мозок так не збудувати. І вже, звичайно, всього цього далеко до аксолотля. Він вирощує органи сам. Щоб оволодіти його секретом, ми повинні навчитися включати програми розвитку прямо в організмі.
«Повний контроль регенерації став би рішенням для більшості завдань у галузі біомедицини. Більше того, він буде мати величезний вплив на економіку. Ми стикаємося з невблаганною спіраллю лікування, подовжує останні роки життя, і воно обходиться все дорожче. Кожен новий крок вперед латає потопаючий корабель старіючого тіла, і наступний крок для його підтримки стає ще більш витратним. Регенерація може розірвати це порочне коло, забезпечивши зростання здорових органів протягом усього життя», – вважає Майкл Левін, Директор центру регенеративної медицини, професор університету Тафтса в Бостоні (США).
Створення чудотворного електрики є завданням, якою займається професор Майкл Левін. Він вивчає роль електричного напруги клітинних мембран. В його лабораторії теж відбуваються фокуси: пуголовки вирощують очі там, де захоче професор, – навіть на хвості і кишечнику. Він домагається цього, гальмуючи або посилюючи струм іонів через оболонку клітин у відповідних місцях. За допомогою цієї технології в його лабораторії була вирощена жаба з шістьма лапами. А в разі, якщо лапи не передбачені природою, як у плоского хробака, можна розмножити що-небудь інше – так Левін створив хробака з чотирма головами.
Його досліди, віддають забавою витонченого розуму, мають глибокий сенс. Професор не робить хірургічних операцій і не чаклує з генами або стовбуровими клітинами. Він лише впливає на проходження струму в потрібному місці. Цього вистачає, щоб включити «рецепт» виготовлення лапи, очі або хвоста.
За всім цим стоїть красива і смілива ідея про биоэлектрическом коді, який поряд з генетичним кодом керує формою тіла. Будь-який орган «знає» свою форму і зберігає це знання в напрузі мембран, приблизно як в електричних станах осередків зберігаються дані на жорсткому диску. Або як наша пам’ять про ту чи іншу подію відображена в електричних станах клітин мозку. Аналогії не випадкові – Левін всерйоз вважає, що живі тканини подібні спрощеним мозку. Вони пам’ятають і приймають рішення, коли і як рости, а коли вже достатньо. В такому випадку все зводиться до типової хакерської завдання – зламати код і навчитися давати потрібні сигнали живому організму. Поки дослідження націлені на те, щоб переконатися в наявності біоелектричного коду, і багато чого показує, що Левін прав. Нещодавно він почав працювати з щурами. Якщо він досягне успіху і поверне гризуну відрізану лапу, рід людський опиниться за крок від мрії. Багато чого з того, що працює на щурах, зазвичай працює і на людину.
Сьогодні у світі живуть люди, яким пересадили чужу руку. Кожен випадок – справжнє диво, створене лікарями, і таких випадків одиниці. А ще в світі мільйони інвалідів, які обходяться протезами. Наукові дослідження Майкла Левіна можуть перетворити трагедію їхнього життя в просте тимчасова незручність – як відрізана лапа у аксолотля. І хто знає, чи не дадуть подібні можливості нове життя биопанковским мріям про додаткову парі рук або ще парі очей на потилиці?