Durante l’infanzia, molti hanno cercato di catturare lucertole agili che si crogiolavano su pietre e collinette in estate. Ma quali lacrime amare versarono i piccoli seguaci di Gerald Durrell quando nella mano rimase solo la coda della lucertola con una goccia di sangue, e la lucertola stessa si nascose al sicuro in un visone o in un’erba folta. Era terribilmente dispiaciuto per lo sfortunato animaletto: come fa senza coda, che costituiva una parte significativa del suo corpo? E dopo un po’, si potrebbe essere sorpresi di trovare lo stesso rettile che si crogiola sul suo poggio preferito, ma finora con una coda corta nuova di zecca. Se solo una persona potesse farlo, giusto? Leggi di più sul motivo per cui i mammiferi superiori non si rigenerano in questo modo in MedAboutMe.
Rigenerazione: cosa si sa
Le prime informazioni sulla rigenerazione ci arrivano durante l’infanzia – con fiabe sui mostri in cui ne crescono di nuove al posto delle teste mozzate, a volte anche in multipli. Questo è il serpente Gorynych delle fiabe russe e numerosi deva e altri spiriti maligni. Per sconfiggere questo, l’eroe deve cauterizzare il luogo dell’amputazione delle teste con un ferro rovente, oppure versare acqua morta o cospargere di cenere o terra umida (ci sono molte opzioni).
Nei miti antichi ci sono anche personaggi rigeneranti. L’Idra di Lerna, per esempio. Il potente Ercole si stancò di tagliarle la testa: crescevano e crescevano a passi da gigante. Senza un assistente, Iolao, che si è impegnato a cauterizzare i luoghi dei tagli con tizzoni ardenti, non sarebbe riuscito a dare da bere, perché il numero delle teste feroci aumentava e aumentava.
I metodi di recupero da film e libri di fantascienza, quando una nuova mano o un occhio viene “stampato” su una biostampante o cresciuto in un’autoclave da diverse cellule del paziente, e poi attecchisce nel posto che gli spetta, non possono essere considerati rigenerazione, poiché questo è più vicino alle protesi. Nella migliore delle ipotesi – con il prefisso “bio-“. Ma più spesso “cyber”.
La vera rigenerazione, progettata e attuata dalla natura, avviene in altri modi.
Come possono rigenerarsi gli arti?
È noto che gli organismi inferiori sono maggiormente in grado di rigenerarsi. Le stesse idre, per esempio, o vermi. Se dividi una tale creatura in parti, ognuna può crescere in un intero organismo: una piccola idra nuova di zecca o un platelminto planario. O il noto lombrico, che pure recupera in doppia quantità, essendo accidentalmente tritato con una pala quando si scavano le patate in campagna.
Questa forma di rigenerazione è chiamata morfallassi. Ciò che si perde viene ripristinato a causa del fatto che le cellule rimanenti cambiano la loro specializzazione. Pertanto, la dimensione dell’organismo diminuisce, ma tutte le sue funzioni vengono ripristinate.
Succede diversamente nelle creature più sviluppate: negli anfibi, nei pesci, ecc. In essi la parte persa ricresce, mentre il resto del corpo non cambia di dimensioni. Il recupero si verifica a causa del fatto che nel sito di amputazione si forma un gran numero di cellule staminali indifferenziate (cioè non specializzate nelle funzioni). Queste cellule iniziano a moltiplicarsi attivamente, a differenziarsi (cioè ad acquisire “professioni”) e da esse cresce una nuova zampa, pinna o coda per sostituire quella persa nella lotta per l’esistenza. Questo processo è chiamato epimorfosi.
Gli organismi superiori, che includono i mammiferi, inclusi te e me, sono caratterizzati solo da una rigenerazione limitata – ipertrofia compensatoria. In questo caso, il volume dei tessuti degli organi può essere ripristinato a causa di un aumento del volume o del numero di cellule, strutture extracellulari, ecc. In questo modo, ad esempio, vengono ripristinati il fegato e il miocardio.
Perché i meccanismi di rigenerazione sono così diversi?
Riguarda i geni
Vediamo cosa determina esattamente come verranno ripristinati i tessuti perduti negli organismi in diversi stadi di evoluzione. E prima di tutto ci interessa l’epimorfosi, perché è questo che permette la crescita di nuovi arti e organi, ed è questo che interessa la medicina rigenerativa.
The Way Regeneration Goes , è determinato dall’espressione genica. È noto che la capacità di rigenerarsi diminuisce man mano che gli organismi diventano più complessi. È stato suggerito che questi processi siano collegati in qualche modo. Ulteriori ricerche lo hanno confermato.
Sono stati scoperti geni da cui dipende la capacità di rigenerare gli arti. Ma inibiscono anche lo sviluppo del cervello. Più precisamente, quelle delle sue strutture, grazie alle quali è possibile una maggiore attività nervosa. Cioè, nel processo di evoluzione, è stato effettuato uno scambio: lo sviluppo del cervello ha portato alla perdita della capacità di rigenerarsi. O viceversa: la perdita della capacità di ripristinare gli arti ha permesso lo sviluppo del telencefalo.
I geni responsabili della rigenerazione sono chiamati Ras-dva1 e Ras-dva2. Si trovano entrambi nei pesci e negli anfibi, nei rettili e negli uccelli, solo il gene Ras-dva2 è già stato trovato, e in forme di vita più sviluppate, nessuno di loro.
Come questo. O intelligente, o con arti in crescita. Ma forse si può fare qualcosa al riguardo? Non cambiare il cervello per una nuova mano, ma in qualche modo ingannare le cellule e farle comportare come si comporterebbero in una rana o in una lucertola?
È possibile la rigenerazione umana?
Lo studio dei processi che si verificano nel blastema ha mostrato che le principali differenze iniziano poco dopo l’amputazione, quando l’emorragia si è già arrestata e la superficie della ferita ha iniziato a chiudersi con il tessuto connettivo.
Con l’epimorfosi, in questa fase, inizia il processo di istolisi – l’impatto sulle cellule con speciali enzimi che fanno sì che le cellule “tornino indietro” nello sviluppo allo stadio di indifferenziazione. Cioè, c’è una trasformazione di cellule ordinarie in cellule staminali, per la successiva rispecializzazione.
Gli scienziati sperano che se viene innescata la giusta combinazione di geni, sia possibile (almeno teoricamente) forzare i processi di guarigione del moncone a trasformarsi in processi di rigenerazione, cioè provocare la formazione di cellule staminali con la loro successiva differenziazione in tessuto cellule che devono essere ripristinate. Ma per ora, questa è solo un’ipotesi.
Inoltre, non è ancora chiaro come allineare le celle nell’ordine corretto, “secondo il disegno” del braccio o della gamba. Per fare questo, a quanto pare, sarà necessario intervenire su processi così sottili a livello molecolare che finora ciò non è possibile. Il massimo di cui una persona è capace è ricrescere la falange terminale amputata del dito, e anche in questo caso solo se la lamina ungueale non è stata danneggiata. A proposito, l’impronta digitale non verrà ripristinata, come ha dimostrato la pratica. Un’altra osservazione è che nei bambini la capacità di rigenerarsi è significativamente più alta.
Ma significa che c’è ancora speranza. Un giorno impareremo ancora come far crescere nuovi arti e organi, ma per ora è meglio non metterli in pericolo e proteggerli dalle ferite.
Ma sulla crescita dei denti per sostituire quelli persi, leggi in un articolo a parte: “Come far crescere nuovi denti: sogni e realtà”.