A Tufts Egyetem és a Harvard Wyss Intézetének kutatói fontos lépést tettek a regeneratív medicina egyik legambiciózusabb célja felé, vagyis hogy egy napon a végtagjukat vesztett emberi betegek is újra tudják növeszteni kezüket vagy lábukat.
Bár a kétéltűek és a hüllők között vannak magas szinten regenerálódni képes fajok, a kísérlet során használt dél-afrikai karmosbékák nem tartoznak ezek közé. A békák felnőttként nem tudnak teljes végtagokat újranöveszteni, most azonban ez sikerült nekik: egy viselhető, szilikon bioreaktorral 24 órán keresztül adagolták a gyógyszereket a végtagcsonkba, és ez a rövid kezelés egy olyan folyamatot indított be, amelynek során 18 hónap alatt csaknem teljesen újranőttek a lábak.
A teljes vagy majdnem teljes regenerációra képes fajok többsége sokkal egyszerűbb felépítésű, mint a kérdéses békalábak. A laposférgek például darabokra szelve is képesek életben maradni, és a darabokból új, teljes állatok fejlődnek ki. Emberként a májunk nagyon hasonlóan viselkedik, és akár tömegének 50 százalékát elvesztve is képes teljesen regenerálódni. Testünk többi részén azonban csak korlátozottan tudunk új szövetet növeszteni, hogy lezárjuk a sebet vagy az egyéb sérülést. Súlyos sérülés esetén a sebre természetes körülmények között masszív hegtömeg kerül, amely óv a vérveszteségtől és a fertőzésektől, és egyben megakadályozza, hogy abnormális (vagy bármilyen) növekedés induljon be.
Az új kutatásban a szakértők egy szilikonsapkával zárták le a békák sérült végtagjának csonkját. A BioDome nevű fejlesztésben egy géles selyemprotein volt, amelybe ötféle hatóanyagot kevertek. Ezek mind eltérő szerepet játszottak a kezelésben, csillapították a gyulladást, gátolták a hegeket formáló kollagén termelődését, és új növekedésre bátorították az idegeket, ereket és izmokat. Ez a kombináció és a bioreaktor által biztosított környezet elég volt arra, hogy a gátolja a csonk természetes lezárásának folyamatát, és helyette beinduljon a végtag regenerálása.
A kezelt békák jelentős részénél drámai mértékű szövetnövekedést figyeltek meg a kutatók a következő hónapokban, a folyamat végére pedig sok esetben egy működő lábat kaptak, amely csaknem ugyanúgy nézett ki, mint a korábbi végtag. Az új lábak összetett csontszerkezettel, gazdag szövetstruktúrával és idegekkel is rendelkeztek. A végükön pedig több lábujj is nőtt, igaz, ezekből hiányoztak a belső támogatást nyújtó csontok. Az újranövesztett lábak hasonlóan reagáltak a stimulusokra, mint a békák eredeti végtagjai, és az állatok használni is tudták ezeket, például úszás közben.
Az egészben talán az a legmeglepőbb, hogy ezt az összetett regeneratív folyamatot egy rövidke kezeléssel érték el. Ami a szakértők szerint azt sugallja, hogy számos fajban lehetnek nagyon hatásos, de szunnyadó regeneratív képességek, amelyeket megfelelő eszközökkel be lehet indítani. A békák esetében a kutatók ezt a folyamatot részleteiben is megfigyelték, a bioreaktoros kezelés utáni napokban számos olyan molekuláris útvonalat láttak aktiválódni, amelyek a fejlődő embriókban szoktak működni a test formálódása során. Valószínűleg ezen útvonalak felelnek a növekedésre biztatott szövetek organizálásáért, az embriókban és a kísérleti békákban egyaránt, így ha a folyamat megindult, nincs szükség további beavatkozásra.
A természetes végtag-regenerációra képes fajok többsége vizes környezetben él. A regeneráció első fázisában a végtagvesztést követően őssejtek tömege jelenik meg a csonk végén, és ezt a blasztémának nevezett sejttömeget a sérülés utáni 24 órában bőrsejtek fedik be. Ezek védik a növekvő, új szöveteket a sérülésektől és a fertőzésektől. Az emlősök és a többi, erre nem képes faj esetében ugyanakkor akár hetekig is eltarthat, mire a levegőnek kitett seb bezárul. A BioDome szerepe így részben az, hogy a gyors záródást imitálva olyan környezetet teremtsen a frissen sérült szöveteknek, mint amilyet a nagyfokú regenerációra képes fajok garantálnak sebeiknek. Ezt egészítik ki a gyógyszerek, amelyek tovább bátorítják a szöveteket, hogy ne heget, hanem komplex struktúrákat képezzenek.
A Tufts kutatói korábban jelentős mértékű regenerációt értek el a progeszteron és a BioDome használatával. Az így növesztett végtagok azonban tűszerűek voltak, és nem vették fel a természetes formát. Az új koktél viszont már ezt is lehetővé teszi, és a siker azt sugallja, hogy a gyógyszerek további finomításával az eredetivel teljesen egyező végtagok növeszthetők – legalábbis a békákon. A következő nagy kérdés, amire a kutatócsoport választ keres, pedig pontosan az lesz, hogy vajon emlősökön is működik-e a koncepció.
