Исследователи из Джона Хопкинса определили новый путь передачи клеточных сигналов у мышей, с помощью которого млекопитающие – предположительно, включая людей – могут регенерировать волосяные фолликулы и кожу при заживлении ран.
Открытие, изложенное в статье, опубликованной в августе. 6 в журнале Cell Stem Cell, могут, по их словам, в конечном итоге помочь стимулировать рост новых волос, кожи или других тканей органов у пострадавших от ожогов и других травм.
Наше исследование "раскрывает новую роль белка, который работает как главный регулятор регенерации кожи," говорит старший автор исследования Луис А. Гарза, М.D., Ph.D., доцент дерматологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Лекарства, которые включают этот белок, обладают мощным потенциалом для уменьшения рубцевания по мере заживления ран, тем самым способствуя регенерации кожи и волосяных фолликулов."
Гарза говорит, что работа его команды основана на знании того, что поврежденная кожа высвобождает двухцепочечную РНК (дцРНК) – генетическую информацию, обычно переносимую некоторыми вирусами, – которая воспринимается белком, который называется толл-подобным рецептором 3 (TLR3). TLR3, который в других контекстах играет фундаментальную роль в распознавании некоторых болезнетворных организмов и активации иммунной системы, во время ранения также активирует гены IL6 и STAT3, способствующие регенерации волосяных фолликулов.
TLR3 также активирует другие молекулы, участвующие в развитии волос, включая сигнальные пути Wnt и Shh и ген EDAR, который вырабатывает эктодисплазин белка и играет важную роль в развитии кожи.
«У развивающихся эмбрионов есть все инструкции, необходимые для превращения органов и кожи в генетический материал внутри клеток», – говорит Гарза. Расширенные знания об этом пути могут привести к терапии, которая реактивирует эти ранние сигналы развития, чтобы способствовать заживлению.
"Многие люди становятся инвалидами из-за рубцов," Гарза говорит. "После сердечного приступа у нас действительно хорошо получается восполнить кровоток, но настоящая проблема – это шрам на сердце. Мы и другие специалисты в области регенеративной медицины заинтересованы в том, как усилить или запустить регенерацию в таких ситуациях."
Для исследования Гарза и его коллеги сравнили экспрессию белков определенных генов в заживших ранах у двух групп мышей. Одна группа была генетически успешной в индуцированном раной регенерации волос, процессе у мышей и кроликов, при котором кожа и волосяные фолликулы восстанавливаются после ран. Другая инбредная группа мышей не обладала этой способностью. Экспрессия TLR3 была в три раза выше у мышей, которые лучше регенерировали волосы.
В других экспериментах команда обнаружила, что экспрессия TLR3 была в пять раз выше в образцах поцарапанных клеток кожи человека по сравнению с образцами здоровых клеток кожи, что добавление синтетической дцРНК к ранам кожи мыши привело к большему количеству регенерированных фолликулов, что добавление вещества который разрушает дцРНК, снижает количество регенерированных фолликулов, и эта регенерация почти прекращается у мышей, дефицитных по TLR3.
Гарза отмечает, что давно известно, что повреждение кожи может вызвать регенерацию. На протяжении десятилетий для этого использовались несколько косметических дерматологических процедур, таких как химический пилинг, дермабразия и лазерное лечение: "Одним из выводов нашей работы является то, что все эти различные методы омоложения, вероятно, работают через пути дцРНК. Также может быть, что дцРНК может быть напрямую использована для стимуляции омоложения при старении или роста волосяных фолликулов у ожоговых пациентов для восстановления утраченных структур."
Клинический перевод этой работы многообещающий, потому что работа уже началась, – говорит Гарза. Фармацевтические компании уже разрабатывают продукты для активации TLR3, чтобы запустить иммунную систему, и эти же продукты могут быть протестированы для ускорения регенерации. Но Гарза предупреждает, что клиническое применение открытий команды должно подождать еще многих экспериментов, а также разработки и тестирования лекарств, нацеленных на обнаруженный ими путь. Он также пояснил, что информация может быть неприменима к состояниям, не связанным с рубцеванием, или к тем, чьи волосяные фолликулы потеряны из-за облысения по мужскому типу.