La regeneración de órganos perdidos en animales es un misterio que ha preocupado a los científicos desde la antigüedad. Hasta hace poco, se creía que solo las especies más bajas de criaturas vivientes estaban dotadas de esta magnífica propiedad: a un lagarto le crece una cola cortada, algunos gusanos se pueden cortar en trozos pequeños y cada uno se convertirá en un gusano completo; hay muchos ejemplos.
Pero después de todo, la evolución del mundo viviente pasó de organismos inferiores a organismos cada vez más organizados, entonces, ¿por qué esta propiedad desapareció en algún momento? ¿Y estaba perdido?
La hidra de Lerna, Medusa la Gorgona o nuestra Serpiente Gorynych de tres cabezas, cuyas cabezas "autocurativas" fueron incansablemente cortadas por Ivan Tsarevich, son personajes míticos, pero están claramente en "parentesco" con criaturas bastante reales.
Estos, por ejemplo, incluyen tritones, una especie de anfibios de cola, que se considera legítimamente uno de los animales más antiguos de la Tierra. Su característica sorprendente es la capacidad de regenerarse: volver a crecer colas, patas y mandíbulas dañadas o perdidas.
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Además, también se restauran el corazón dañado, los tejidos oculares y la médula espinal. Por esta razón, son indispensables para la investigación de laboratorio, y los tritones se envían al espacio con la misma frecuencia que los perros y los monos. Muchas otras criaturas tienen las mismas propiedades.
Entonces, el pez cebra rerio blanco y negro, de solo 2-3 cm de largo, tiende a regenerar partes de las aletas, los ojos e incluso a restaurar las células de su propio corazón, cortadas por los cirujanos durante los experimentos de regeneración. Lo mismo puede decirse de otros tipos de peces.
Los ejemplos clásicos de regeneración son lagartos y renacuajos que reconstruyen una cola perdida; cangrejos de río y cangrejos con garras perdidas; caracoles capaces de desarrollar nuevos "cuernos" con ojos; salamandras, que naturalmente reemplazan la pata amputada; estrellas de mar regenerando sus rayos cortados.
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Por cierto, un nuevo animal puede desarrollarse a partir de una raya arrancada, como un corte. Pero el campeón de la regeneración fue el gusano plano o planaria. Si lo corta por la mitad, la cabeza faltante crece en la mitad del cuerpo y la cola en la otra, es decir, se forman dos individuos viables completamente independientes.
Y es posible la aparición de una planaria completamente extraordinaria, de dos cabezas y dos colas. Esto sucederá si se hacen cortes longitudinales en los extremos delantero y trasero y no permiten que crezcan juntos. ¡Incluso 1/280 de la parte del cuerpo de este gusano formará un nuevo animal!
Durante mucho tiempo la gente observó a nuestros hermanos menores y, para ser honesto, la envidió en secreto. Y los científicos pasaron de la observación infructuosa al análisis y trataron de revelar las leyes de esta "autocuración" y "autocuración" de los animales.
El primero en intentar aportar claridad científica a este fenómeno fue el naturalista francés Rene Antoine Reaumur. Fue él quien introdujo en la ciencia el término "regeneración" - la restauración de una parte perdida del cuerpo con su estructura (del latín ge - "otra vez" y generatio - "emergencia") - y realizó una serie de experimentos. Su trabajo sobre la regeneración de piernas en el cáncer se publicó en 1712. Por desgracia, los colegas no le prestaron atención y Reaumur abandonó estos estudios.
Solo 28 años después, el naturalista suizo Abraham Tremblay continuó sus experimentos sobre la regeneración. La criatura con la que experimentó ni siquiera tenía nombre en ese momento. Además, los científicos aún no sabían si era un animal o una planta. El tallo hueco con tentáculos, con su extremo trasero pegado al cristal del acuario o de plantas acuáticas, resultó ser un depredador, y también bastante sorprendente.
En los experimentos del investigador, fragmentos individuales del cuerpo de un pequeño depredador se convirtieron en individuos independientes, un fenómeno conocido hasta entonces solo en el mundo vegetal. Y el animal continuó asombrando al científico natural: en el sitio de los cortes longitudinales en el extremo frontal de la pantorrilla, realizados por el científico, crecieron nuevos tentáculos, convirtiéndose en un "monstruo de muchas cabezas", una hidra mítica en miniatura, que, según los antiguos griegos, Hércules luchó.
Como era de esperar, el animal de laboratorio recibió el mismo nombre. Pero la hidra que se estaba investigando tenía características aún más maravillosas que su homónima lerena. ¡Ha crecido hasta 1/200 de su cuerpo de un centímetro!
¡La realidad superó los cuentos de hadas! Pero los hechos que hoy conocen todos los escolares, publicados en 1743 en las "Actas de la Royal Society of London", parecían inverosímiles para el mundo científico. Y luego Tremblay apoyó en este momento al ya autorizado Reaumur, confirmando la confiabilidad de su investigación.
El tema "escandaloso" atrajo inmediatamente la atención de muchos científicos. Y pronto la lista de animales con la capacidad de regenerarse resultó ser bastante impresionante. Es cierto que durante mucho tiempo se creyó que solo los organismos vivos más bajos tienen un mecanismo de autorrenovación. Luego, los científicos descubrieron que a las aves les pueden crecer picos, mientras que a los ratones jóvenes y las ratas les puede crecer la cola.
Incluso los mamíferos y los humanos tienen tejidos con un gran potencial en esta área: muchos animales cambian regularmente su pelaje, las escamas de la epidermis humana se renuevan, se cortan el cabello y crecen las barbas afeitadas.
El hombre es una criatura no solo extremadamente curiosa, sino también apasionadamente dispuesta a usar cualquier conocimiento para su propio bien. Por lo tanto, es bastante comprensible que en una determinada etapa del estudio de los misterios de la regeneración, surgiera la pregunta: ¿por qué sucede esto y es posible provocar la regeneración artificialmente? ¿Y por qué los mamíferos superiores casi perdieron esta capacidad?
Primero, los expertos señalaron que la regeneración está estrechamente relacionada con la edad del animal. Cuanto más joven es, más fácil y rápido se repara el daño. En un renacuajo, la cola que falta vuelve a crecer fácilmente, pero la pérdida de la pata de una rana vieja la incapacita.
Los científicos investigaron las diferencias fisiológicas y el método utilizado por los anfibios para la "autorreparación" quedó claro: resultó que en las primeras etapas de desarrollo, las células de una criatura futura son inmaduras y la dirección de su desarrollo bien puede cambiar. Por ejemplo, experimentos con embriones de rana han demostrado que cuando un embrión tiene solo unos pocos cientos de células, se puede cortar un trozo de tejido destinado a convertirse en piel y colocarlo en un área del cerebro. Y este tejido … ¡se convertirá en parte del cerebro!
Si dicha operación se realiza con un embrión más maduro, la piel aún se desarrollará a partir de las células de la piel, justo en el medio del cerebro. Por tanto, los científicos han concluido que el destino de estas células ya está predeterminado. Y si para las células de la mayoría de los organismos superiores no hay vuelta atrás, entonces las células de los anfibios pueden revertir el tiempo y regresar al momento en que su destino podría cambiar.
¿Qué es esta asombrosa sustancia que permite a los anfibios "autorepararse"? Los científicos han descubierto que si un tritón o una salamandra pierden sus patas, en el área dañada del cuerpo, las células del hueso, la piel y la sangre pierden sus características distintivas.
Todas las células secundarias "recién nacidas", que se denominan blastema, comienzan a dividirse intensamente. Y de acuerdo con las necesidades del cuerpo, se convierten en células de huesos, piel, sangre … para convertirse al final en una nueva pata. Y si en el momento de la "autorreparación" se conecta el ácido tretinoico (ácido de vitamina A), entonces aumenta tan fuertemente las capacidades regenerativas de las ranas que les crecen tres patas en lugar de una perdida.
Durante mucho tiempo siguió siendo un misterio por qué se suprimió el programa de regeneración en animales de sangre caliente. Puede haber varias explicaciones. La primera se reduce al hecho de que las personas de sangre caliente tienen prioridades de supervivencia ligeramente diferentes que las de sangre fría. Las heridas con cicatrices se volvieron más importantes que la regeneración total, ya que redujeron las posibilidades de sangrado fatal cuando se lesionó y la introducción de una infección mortal.
Pero puede haber otra explicación, mucho más oscura: el cáncer, es decir, la rápida recuperación de una vasta área de tejido dañado implica la aparición de las mismas células que se dividen rápidamente en un lugar determinado. Esto es lo que se observa durante la aparición y el crecimiento de un tumor maligno. Por lo tanto, los científicos creen que se ha vuelto vital para el cuerpo destruir las células que se dividen rápidamente y, por lo tanto, se han suprimido las posibilidades de una regeneración rápida.
El doctor en ciencias biológicas Petr Garyaev, académico de la Academia Rusa de Ciencias Médicas y Técnicas, dice: "(la regeneración) no ha desaparecido, es solo que los animales superiores, incluidos los humanos, resultaron estar más protegidos de las influencias externas y la regeneración completa ya no es tan necesaria".
Hasta cierto punto, ha sobrevivido: las heridas y los cortes se curan, la piel pelada se restaura, el cabello crece y el hígado se regenera parcialmente. Pero la mano cortada ya no crece, como tampoco crecen los órganos internos en lugar de los que han dejado de funcionar. La naturaleza simplemente olvidó cómo hacerlo. Quizás deberíamos recordarle esto.
Como siempre, Su Majestad Chance ayudó. La inmunóloga Helene Heber-Katz de Filadelfia le dio una vez a su asistente de laboratorio la tarea habitual: perforar las orejas de los ratones de laboratorio para etiquetarlos. Un par de semanas después, Heber-Katz llegó a los ratones con etiquetas prefabricadas, pero … no encontró agujeros en las orejas.
Lo hicimos de nuevo y obtuvimos el mismo resultado: ningún indicio de una herida curada. El cuerpo de los ratones regeneró tejido y cartílago rellenando los agujeros que no necesitaban. Herber-Katz llegó a la única conclusión correcta de esto: el blastema está presente en las áreas dañadas de los oídos, las mismas células no especializadas que en los anfibios.
Pero los ratones son mamíferos, no deberían tener esa habilidad. Continuaron los experimentos con los desafortunados roedores. Los científicos cortaron trozos de colas para ratones y … ¡consiguieron un 75 por ciento de regeneración! Es cierto que nadie intentó cortar las patas de los "pacientes" por una razón obvia: sin cauterización, el ratón simplemente morirá por una gran pérdida de sangre mucho antes de que comience la regeneración de la extremidad perdida (si es que lo hace). Y la moxibustión excluye la aparición de blastema. Por lo que no fue posible encontrar una lista completa de las capacidades regenerativas de los ratones. Sin embargo, ya hemos aprendido mucho.
Es cierto que hubo un "pero". Estos no eran ratones domésticos comunes, sino mascotas especiales con sistemas inmunológicos dañados. La primera conclusión de sus experimentos, Heber-Katz, llegó a esta: la regeneración es inherente solo a los animales con células T destruidas: células del sistema inmunológico.
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Aquí está el principal problema: los anfibios no lo tienen. Esto significa que la pista de este fenómeno tiene sus raíces en el sistema inmunológico. La segunda conclusión: los mamíferos tienen los mismos genes necesarios para la regeneración de tejidos que los anfibios, pero las células T no permiten que estos genes funcionen.
La tercera conclusión: los organismos tenían originalmente dos métodos para curar las heridas: el sistema inmunológico y la regeneración. Pero a lo largo de la evolución, los dos sistemas se volvieron incompatibles entre sí, y los mamíferos eligieron las células T porque son más importantes, ya que son el arma principal del cuerpo contra los tumores.
¿De qué sirve poder volver a crecer una mano perdida si al mismo tiempo las células cancerosas crecen rápidamente en el cuerpo? Resulta que el sistema inmunológico, mientras nos protege de las infecciones y el cáncer, al mismo tiempo suprime nuestra capacidad de "auto-reparación".
Pero, ¿es realmente imposible que se le ocurra algo, porque realmente desea no solo el rejuvenecimiento, sino la restauración de las funciones de soporte vital del cuerpo? Y los científicos han encontrado, si no una panacea para todos los males, la oportunidad de acercarse un poco más a la naturaleza, gracias no al blastema, sino a las células madre. Resultó que los humanos tienen un principio de regeneración diferente.
Durante mucho tiempo se sabía que solo dos tipos de nuestras células pueden regenerarse: las células sanguíneas y las del hígado. Cuando se desarrolla el embrión de cualquier mamífero, algunas de las células quedan fuera del proceso de especialización.
Estas son células madre. Tienen la capacidad de reponer sangre o células hepáticas moribundas. La médula ósea también contiene células madre, que pueden convertirse en músculo, grasa, hueso o cartílago, según los nutrientes que se les den en el laboratorio.
Ahora los científicos tenían que probar empíricamente si existe la posibilidad de "lanzar" la "instrucción" registrada en el ADN de cada una de nuestras células para desarrollar nuevos órganos. Los expertos estaban convencidos de que solo necesita obligar al cuerpo a "activar" su capacidad, y luego el proceso se hará cargo de sí mismo. Es cierto que la capacidad de hacer crecer las extremidades se convierte inmediatamente en un problema temporal.
Lo que un cuerpo diminuto maneja fácilmente está más allá del poder de un adulto: los volúmenes y tamaños son mucho mayores. No podemos hacer lo que hacen los tritones: formar una extremidad muy pequeña y luego hacerla crecer. Para esto, los anfibios solo necesitan un par de meses, para que una persona crezca una nueva pierna a su tamaño normal, según el cálculo del científico inglés Jeremy Brox, se necesitan al menos 18 años …
Pero los científicos han encontrado mucho trabajo para las células madre. Sin embargo, primero debe decir cómo y de dónde se obtienen. Los científicos saben que la mayor cantidad de células madre se encuentra en la médula ósea de la pelvis, pero en cualquier adulto ya han perdido sus propiedades originales. El más prometedor es el recurso de las células madre obtenidas de la sangre del cordón umbilical.
Pero después de dar a luz, los investigadores solo pueden recolectar de 50 a 120 ml de esa sangre. De cada 1 ml, se libera 1 millón de células, pero solo el 1% de ellas son células progenitoras. Esta reserva personal de la reserva restauradora del cuerpo es extremadamente pequeña y, por lo tanto, invaluable. Por lo tanto, las células madre se obtienen del cerebro (u otros tejidos) de los embriones, un material de aborto, por muy triste que sea hablar de ello.
Se pueden aislar, colocar en cultivo de tejidos, donde comenzará la reproducción. Estas células pueden vivir en cultivo durante más de un año y pueden usarse para cualquier paciente. Las células madre se pueden aislar de la sangre del cordón umbilical y del cerebro de los adultos (por ejemplo, durante la neurocirugía).
Y se puede aislar del cerebro de los recién fallecidos, ya que estas células son resistentes (en comparación con otras células del tejido nervioso), se conservan cuando las neuronas ya se han degenerado. Las células madre extraídas de otros órganos, como la nasofaringe, no son tan versátiles en su aplicación.
No hace falta decir que esta dirección es fantásticamente prometedora, pero aún no se ha explorado por completo. En medicina, es necesario medir siete veces y luego volver a verificar durante diez años para asegurarse de que una panacea no suponga ningún problema, por ejemplo, un cambio inmunológico. Los oncólogos tampoco dijeron su rotundo "sí". Sin embargo, ya hay éxitos, sin embargo, solo a nivel de desarrollos de laboratorio, experimentos en animales superiores.
Tomemos la odontología, por ejemplo. Los científicos japoneses han desarrollado un sistema de tratamiento basado en genes que son responsables del crecimiento de los fibroblastos, los mismos tejidos que crecen alrededor de los dientes y los sostienen. Probaron su método en un perro que previamente había desarrollado una enfermedad periodontal grave.
Cuando se cayeron todos los dientes, las áreas afectadas fueron tratadas con una sustancia que incluye estos mismos genes y agar-agar, una mezcla ácida que proporciona un medio nutritivo para la proliferación celular. Seis semanas después, los colmillos del perro estallaron.
El mismo efecto se observó en un mono con los dientes cortados hasta la base. Según los científicos, su método es mucho más barato que las prótesis y, por primera vez, permite que una gran cantidad de personas devuelvan literalmente sus dientes. Especialmente si se considera que después de 40 años, el 80% de la población mundial es propensa a la enfermedad periodontal.
En otra serie de experimentos, la cámara del diente se llenó con aserrín de dentina (desempeñando el papel de inductor) con el tejido conectivo de la encía (anfodonte) como material reactivo. Y el anfodonte también se convirtió en dentina. Los dentistas británicos esperan en un futuro próximo pasar de experimentos exitosos con ratones a más investigaciones de laboratorio. Según estimaciones conservadoras, los "implantes de vástago" costarán lo mismo que las prótesis convencionales en Inglaterra: de 1.500 a 2.000 libras esterlinas.
Los estudios han demostrado que las personas que tienen insuficiencia renal necesitan devolver solo el 10% de sus células renales a la vida para dejar de depender de una máquina de diálisis.
Y la investigación en esta dirección se ha estado realizando durante muchos años. Qué importante es, no coser, sino volver a crecer, no sentarse en pastillas, sino restaurar una función saludable debido a las capacidades ocultas del cuerpo.
En particular, se ha encontrado una forma de hacer crecer nuevas células beta en el páncreas que producen insulina, lo que promete a millones de diabéticos deshacerse de las inyecciones diarias. Y los experimentos sobre la posibilidad de utilizar células madre en la lucha contra la diabetes ya se encuentran en fase de finalización.
También se está trabajando en la creación de fondos que incluyan la regeneración. Ontogeny ha desarrollado un factor de crecimiento llamado OP1 que pronto estará disponible para la venta en Europa, Estados Unidos y Australia. Estimula el crecimiento de tejido óseo nuevo. OP1 ayudará en el tratamiento de fracturas complejas donde las dos piezas del hueso roto están demasiado desalineadas entre sí y, por lo tanto, no pueden sanar.
A menudo, en tales casos, se amputa la extremidad. Pero OP1 estimula el tejido óseo para que comience a crecer y llene el espacio entre las partes del hueso roto. En el Instituto Ruso de Traumatología y Ortopedia, los investigadores obtienen células madre de la médula ósea. Después de 4-6 semanas de reproducción en cultivo, se trasplantan a la articulación, donde reconstruyen las superficies cartilaginosas.
Hace unos años, un grupo de genetistas británicos hizo una declaración sensacional: comienzan a trabajar en la clonación del corazón. Si el experimento tiene éxito, no habrá necesidad de trasplantes de tejidos. Pero es poco probable que la genética de ondas se limite a la regeneración únicamente de órganos internos, y los científicos esperan que aprendan a "hacer crecer" las extremidades de los pacientes.
En el campo de la ginecología, las células madre también son muy prometedoras. Desafortunadamente, muchas mujeres jóvenes de hoy están condenadas a la infertilidad: sus ovarios han dejado de producir óvulos.
Esto a menudo significa que el conjunto de células de las que surgen los folículos se ha agotado. Por tanto, es necesario buscar mecanismos que los repongan. Los primeros resultados alentadores en esta área han aparecido recientemente.
Los científicos ya están viendo cómo se pueden salvar las personas a las que se les ha diagnosticado cirrosis hepática. Creen que en algunas etapas del desarrollo de la enfermedad, el trasplante de un órgano completo puede reemplazarse mediante la introducción de solo células madre (a través del lecho arterial, punciones directas, trasplante directo de células en el tejido hepático). Especialistas del Centro de Cirugía de la Academia Rusa de Ciencias Médicas han iniciado un estudio piloto y los primeros resultados son alentadores.
Científicos ucranianos llevan a cabo desarrollos preliminares muy interesantes en el campo de las enfermedades cardiovasculares. Ya en la actualidad, han acumulado evidencia experimental de que la introducción de células madre en pacientes con infarto de miocardio o isquemia grave es un método de tratamiento prometedor.
Los primeros experimentos clínicos con trasplante de células madre, que comenzaron en la Universidad de Pittsburgh en los Estados Unidos, también han dado buenos resultados en pacientes críticamente enfermos que han sufrido un accidente cerebrovascular isquémico o hemorrágico. Después de la terapia celular, la rehabilitación neurológica es claramente visible en ellos.
Desafortunadamente, las aterradoras estadísticas del número de niños con daño cerebral intrauterino, incluida la parálisis cerebral, son muy conocidas. Ya se ha demostrado que si dichos niños comienzan un trasplante de células madre (o una terapia dirigida a estimularlos, es decir, a localizar sus propias células endógenas en el área afectada), luego del primer año de vida, a menudo se observa que incluso con la preservación de la anatomía de los defectos cerebrales, los niños tienen síntomas neurológicos mínimos.
Las tecnologías de trasplante de células madre desarrolladas de manera efectiva pueden cambiar nuestras vidas por completo. Pero este es el futuro, y hoy esta área de conocimiento ni siquiera tiene nombre propio, solo opciones: "terapia celular", "trasplante de células madre", "medicina de regeneración", incluso "ingeniería de tejidos" e "ingeniería de órganos".
Pero ya es posible enumerar todas las posibilidades de esta nueva dirección. No en vano dicen que el siglo XXI estará marcado por la biología y, quizás, la experiencia de la regeneración, preservada durante millones de años por anfibios y protozoos, ayudará a la humanidad.
