Životinje i medicina: Kako miš može da pomogne ljudima da se oporave od teških povreda

Monika Sousa, iskusna naučnica, nije mogla da veruje vlastitim očima.

U malom plastičnom ograđenom prostoru na laboratorijskoj klupi ispred nje nalazio se miš koji je nekoliko nedelja ranije bio poluparalisan, vukući zadnje noge gde god je pošao.

Sad je trčkarao okolo, čak izvodio akrobatske skokove, uprkos tome što posle povrede nije dobio ništa sem sredstava protiv bolova.

Nikad se još nije desilo ništa slično.

Sisari, od sićušnih glodara do ljudi, obično se nikad ne oporave od ozbiljnih povreda kičme ili drugih oštećenja centralnog nervnog sistema.

Osim, izgledalo je, u slučaju afričkog bodljikavog miša.

• Tamo gde magarci uživaju i isceljuju
• Šta su „ljudske himere“ i kako je Japan postao prva zemlja koja dopušta naučnicima da ih uzgajaju
• Da li su svinje budućnost presađivanja organa

Poslednjih godina, naučnici su otkrili da ovo stvorenje, koje se može naći u suvim staništima afričkih zemalja kao što su Kenija, Somalija i Tanzanija, ima izuzetan dar regeneracije.

Može da se izleči od teških povreda na koži, srcu, bubrezima i kičmenoj moždini.

Niko to nije očekivao, između ostalih ni američki naučnici koji su 2012. godine otkrili da bodljikavi miš može da regeneriše velike površine oštećene kože.

„Bili smo potpuno zapanjeni“, kaže Sousa, stručnjakinja za regeneraciju nerava sa Univerziteta u Portu, u Portugalu, govoreći o neverovatnoj sposobnosti ovog miša da oporavi vlastitu kičmenu moždinu, što su ona i njene kolege dokumentovali u studiji objavljenoj početkom ove godine.

Miševi su se oporavili od paralize u roku od nekoliko nedelja.

Afrički bodljikavi miš se tako našao na posebnom spisku inače nesisarskih vrsta koje su poznate po tome da mogu da regenerišu bitne delove tela.

Regeneracija je poseban oblik zalečenja rana koji zamenjuju povređeno tkivo manje ili više jednakim tkivom, izbegavši preterano stvaranje ožiljaka, tako da dati deo tela može da funkcioniše jednako dobro kao i pre.

Aksolotli, crvi plošnjaci, ribe zebrice i neke meduze mogu da regenerišu relativno velike i složene delove svojih tela, na primer.

I sveže izleglim aligatorima može ponovo da izraste odsečeni rep, prema studiji objavljenoj 2020. godine.

Ali nijedna od ovih životinja nije ni i u približno tolikom srodstvu sa nama kao, generalno gledano, afrički bodljikavi miš.

Mnogi istraživači tvrde da ove životinje možda u sebi nose biološke tajne koje bi mogle da pomognu da se izvrši revolucija u medicini i dovede do lečenja povreda koje menjaju život kao i degenerativnih bolesti.

A tu bi mogao da se krije više od jednog Svetog grala.

Međutim, nema nikakvih garancija.

Pritom, proučavanje ovih životinja pokreće neka etička pitanja, budući da naučnici moraju namerno da ih povređuju da bi otkrili kako će one reagovati.

Posle više decenija istraživanja na nekim od tih životinja, možda smo bliže otkrivanju načina kako da regenerišemo ključne delove naših vlastitih tela.

Ovo je priča o tome kako smo otkrili izuzetne regenerativne sposobnosti afričkog bodljikavog miša – i da li to na kraju može da pomogne milionima ljudi koji pate od teških stanja.

• Kako je pas postao čovekov najbolji prijatelj
• Savet veterinara: Ne kupujte buldoge dok se ne reše problemi uzgoja

Bilo je to 2011. godine i Ešli Sajfert, koji je tada radio na Univerzitetu u Floridi, ali je sada na Univerzitetu u Kentakiju, stajao je u bašti penzionisanog veterinara na Floridi.

Dotični veterinar, Eliot Džejkobson, imao je pomoćnu zgradu punu zmija ljubimica.

Sajferta, međutim, nisu zanimale zmije.

On je dobio dojavu da Džejkobson poseduje i malu koloniju afričkih bodljikavih miševa.

Do ovih životinja je nekad teško doći, iako su u SAD prodavani kao kućni ljubimci.

Džejkobson je do bodljikavih miševa došao preko nekoga iz Zoološkog vrta u Feniksu još devedesetih i uzgaja ih od tada.

Imao ih je 40 i rado ih je sve poklonio Sajfertu.

Te životinje činile su osnovu istraživačke kolonije koju Sajfert proučava od tada.

U ono vreme, međutim, Sajfert je bio u nekoj vrsti misije.

Već je shvatio da afrički bodljikavi miševi poseduju neverovatne sposobnosti, nakon što je kolega u razgovoru napravio slučajnu opasku o ovim životinjama.

U akademskoj štampi kružili su izveštaji o neobičnoj vrsti miševa u Africi koja ponekad veoma naglo odbace svoju kožu.

Sajfert se zapitao da li bi miš koji može da uradi tako nešto mogao da poseduje i neke druge impresivne sposobnosti zalečenja rana.

Njegov prvi susret s ovim životinjama bio je u Keniji, gde je na istraživačkom putovanju uspeo da uhvati u zamku nekoliko njih.

Budući da ranije nije imao nikakvog posla s njima, uskoro je otkrio da čak i najmanji, najnežniji pritisak dovodi do toga da im koža, prekrivena krupnim, oštrim dlakama, otpadne.

Posmatrajući kako oni reaguju na to i kako se oporavljaju kad im je napravio male rupe u ušima u kontrolisanim eksperimentima, shvatio je nešto fantastično – afrički bodljikavi miševi oporavljaju se od povreda sa velikim elanom.

Posekotine na njihovim ušima nisu se samo zacelile formiranjem tkiva ožiljka kao zakrpe preko rane, već je, umesto toga, izraslo potpuno novo tkivo sa sve folikulima dlake, telesnom masnoćom i hrskavicom.

Nedostajao joj je samo jedan sloj mišića.

„Bio sam šokiran kad sam kroz mikroskop video da im izrasta nova dlaka“, priseća se Sajfert, koji je uzeo uzorke kože sa miševa radi analize u laboratoriji.

Tokom iste studije, Sajfert i kolege otkrili su i da je koža afričkog bodljikavog miša abnormalno slaba.

Izračunali su da miš iz roda običnih miševa ima kožu koja je 20 puta snažnija.

Tim je objavio rezultate ovog rada 2012. godine.

Nazrevši regenerativnu sposobnost ovog miša, Sajfert je skovao planove da ga dodatno prouči i uskoro je to mogao da radi iz pomoć istraživačke kolonije koju je dobio od Džejkobsona sa Floride.

U desetak godina od Sajfertovog otkrića, mali broj drugih istraživača takođe se zainteresovao za afričkog bodljikavog miša.

Dobro poznata studija objavljena 2021 godine, na primer, opisala je kako ovi glodari mogu da se oporave od ozbiljne povrede bubrega koja bi dovela do potpunog otkazivanja organa kod drugih vrsta miševa.

Naučnici imaju teorije da su se bodljikavi miševi razvili tako da odbace kožu kako bi pobegli od grabljivaca koji pokušavaju da ih uhvate.

Ali mogli bi da postoje i neki drugi razlozi zašto im regeneracija pomaže u divljini, možda im omogućivši da tolerišu veliki broj parazita, na primer.

Koji god bio razlog, upečatljivo je to što su razvili ovu sposobnost kad je vrlo malo drugih sisara uopšte prišlo blizu toj mogućnosti.

Međutim, u istraživanju koje tek treba da bude objavljeno, Sajfert je nedavno otkrio da bliski srodnik ovom mišu, četkasti miš, izgleda da takođe ima slične regenerativne sposobnosti.

Od 2012. godine, brojni naučnici su se nadovezali na Sajfertov rad.

Njihovi rezultati nastavljaju da ga iznenađuju.

Studija Souse i njenih kolega o regeneraciji kičmene moždine bila je posebno šokantna, objašnjava on, jer su u tom slučaju u eksperimentu istraživači potpuno presekli kičmenu moždinu desetak afričkih bodljikavih miševa.

Svi sem trojice povratili su potpunu pokretljivost – a miševi su to postigli čak i nakon što je im je kičmena moždina bila presečena i drugi put.

„Vilica mi je otpala, zato što nisam mogao da verujem da su uradili potpuno transsekciju i da su imali takvu vrstu oporavka“, kaže Sajfert.

Vredi napomenuti da je od čistog reza hirurškog zahvata možda bilo lakše oporaviti se nego od povrede kičme u divljini, gde bi šteta na kičmi i oko nje mogla biti teža za oporavak.

Međutim, i dalje je impresivna činjenica da su se aksoni, vezivno tkivo njihovih nervnih ćelija, miševa oporavili.

Sousa, baš kao i Sajfert, čula je za bodljikave miševe sasvim slučajno.

Kolega istraživač sa Univerziteta u Portu opisao je njihove regenerativne sposobnosti i pomenuo da postoji kolonija ovih miševa na Univerzitetu Algarve, oko 550 kilometara odatle na portugalskoj južnoj obali.

Sousa je poslala neke studente da istraže slučaj.

Uz dozvolu, oni su napravili nekompletne rezove na kičmenoj moždini miševa, ali kad su kasnije došli da ih pogledaju, jedva da su mogli da raspoznaju koji miševi su bili povređeni zato što su se njihova tkiva toliko dobro regenerisala.

Eksperimenti opisani ovde očigledno su veoma invazivni i neki ljudi dovode u pitanje etiku takve vrste istraživanja.

Na primer, nebodljikavi miševi u Sousinoj studiji nisu se oporavili od istih povreda kičmene moždine.

Kad naučnici u zemljama kao što su Portugal ili SAD vrše eksperimente kao što je ovaj, oni moraju da prođu kroz strogi postupak odobrenja etičkih odbora.

Sousa ističe da su svi miševi dobili sredstvo protiv bolova i da je njihovo opšte blagostanje uzimano u obzir na svakom koraku.

„Ponekad ljudi misle da naučnici samo koriste životinje zato što to žele – to nije istina“, objašnjava ona.

„U ovom konkretnom slučaju, složenost kičmene moždine još uvek ne može da se reprodukuje u bilo kojoj ćelijskoj kulturi ili drugom modelu.“

Ali, gde god je moguće, istraživači koji su eksperimentisali na živim bodljikavim miševima kažu da se nadaju da će moći da uzgoje ćelijske kulture za korišćenje u eksperimentima umesto da moraju da uključe žive životinje.

Jedno opravdanje za kojim naučnici često posežu povodom izvođenja ovakvih zahvata je da takav rad može da dovede do lekova koji menjaju živote ili donose druge metode lečenja milionima ljudi.

Nikad, međutim, u samom startu nije jasno da li će se to definitivno desiti, tako da vredi uzeti u obzir da li postoji neki presedan koji bi mogao da ukaže na to kako bi proučavanje regeneracije životinja moglo da dovede do stvarnog napretka u medicini.

Većina radova u ovoj oblasti je, doduše, veoma mlado.

Pogledajte video: Kakav je magareći život u Crnoj Gori

Naučnici još pokušavaju da verifikuju ćelijske mehanizme koji stoje iza regeneracije kod raznih životinjskih vrsta.

Ali stekli smo neke ključne uvide.

Uzmite retinoide, na primer.

To su supstance kao što su retinol i retinoinska kiselina koje životinje, ali i ljudi, prave uz pomoć vitamina A.

Izgleda da retinoidi pomažu životinjama da postignu neke fantastične stvari.

Uzmite, na primer, vrstu morskih krastavaca koja može da regeneriše creva.

Studija iz 2019. godine pokazala je da u ovom složenom procesu učestvuje retinoinska kiselina.

Ona izgleda da pomaže ribi zebrici da joj ponovo izrastu peraja.

Retinoidi se zapravo proučavaju decenijama i koriste se za medicinsko lečenje raznih stanja kože uključujući psorijazu.

Mnogi naučnici tvrde da još imamo da naučimo mnogo toga o retinoidima, naročito imajući u vidu njihovu regenerativnu ulogu kod nekih životinja.

A potom su tu ćelije Langerhansova ostrvca, koja napadaju imuni sistemi ljudi sa dijabetesom tipa 1, zbog čega oni ne mogu da proizvode pravu količinu insulina.

Poslednju deceniju ili dve, lekari su imali određenog uspeha u transplantaciji Langerhansovih ostrvaca iz preminulih davalaca u ljude sa dijabetesom tipa 1.

Ali istraživanje (nebodljikavih) miševa ukazuje na to da bi lekari jednog dana mogli da stimulišu procese u pankreasu kako bi ga podstakli da umesto toga regeneriše ove ćelije.

Međutim, još nije jasno da li će pristup koji se pokazuje uspešnim kod miševa zapravo raditi kod ljudi kao što je zamišljeno.

Ima i drugih načina na koje životinje sa regenerativnim sposobnostima pomažu medicinskim istraživanjima.

Larve ribe zebrice, koje mogu da regenerišu svoju kičmenu moždinu baš kao i bodljikavi miševi, mogu da se upotrebe za testiranje lekova osmišljenih za lečenje povreda kičmene moždine, prema jednoj studiji objavljenoj 2019. godine.

„Postoje organizmi koji mogu izuzetno dobro da se regenerišu. Uvek me raspameti kad vidim da životinje to mogu da rade“, kaže Džoni Kim, sa Instituta Maks Plank za istraživanje srca i pluća.

Uprkos ovome, on kaže da ne zna ni za jedan primer medicinskog lečenja srčanih stanja – predmet njegovog vlastitog istraživanja – koji su do sada proistekli direktno iz proučavanja regenerativnih mehanizama kod životinja.

„Moje lično mišljenje o tome je, kao prirodnjaka, kao naučnika, da je razumevanje osnove prirode i biologije drugih organizama od izuzetne važnosti“, kaže on, dodajući da je „drugo pitanje“ da li to dovodi do značajnog napretka u medicini.

Peni Hokins, šefica za životinje na naučnoj katedri za Prevenciju svireposti prema životinjama, ukazuje na invazivnost određenih eksperimenata na bodljikavim miševima, ali i mogućnost da bi oni, na kraju, mogli da preobrate medicinu.

Finansiranje tela i istraživačkih institucija moralo bi pažljivo da proceni istinski uticaj takvog istraživanja, kako bi minimizovalo štetnost po životinje, tvrdi ona.

„Ponekad ustanovite da istraživanje kao što je ovo traje decenijama“, kaže Hokins.

„To je etičko pitanje – u kom trenutku odlučujete da nas ovo neće odvesti nikuda?“.

Met Morgan, doktor sa odeljenja za intenzivnu negu na Univerzitetskoj bolnici u Velsu, tvrdi da naučnici moraju da odvažu opravdanja za izvođenje invazivnih eksperimenata na životinjama.

Uopšteno gledano, gde god je moguće koristiti alternative, ćelijske kulture ili simulacije, to je uvek poželjnije, kaže on.

Ali, dodaje, postoje dobri razlozi da se istraže procesi u prirodi u nadi da će dovesti do revolucije u medicini.

„Moramo da tražimo buduće revolucionarne inovacije. Kovid nam je to i te kako pokazao“, kaže on, govoreći o uspehu mRNK vakcina, koje su nastale nadovezavši se na decenije fundamentalnog istraživanja.

Pogledajte video: Mogu li mRNK vakcine da pomognu u terapiji raka

Kim, sa svoje strane, hvali neka istraživanja urađena do sada uz pomoć afričkog bodljikavog miša.

Što se tiče jedne studije objavljene 2021. godine, koja je pokazala da glodari mogu da regenerišu deo svog srčanog tkiva posle srčanog udara, on kaže: „Kvalitet tog rada je izuzetan.“

Dotičnu studiju je sprovela Kerstin Bartšerer sa Hubrehtovog instituta za razvojnu biologiju i istraživanje matičnih ćelija u Utrehtu, u Holandiji, zajedno sa kolegama.

Oni su napravili veštačke blokade u arterijama miševa putem hirurškog zahvata.

Još jednom, sve životinje su dobile sredstva protiv bolova i pažljivo su bile nadgledane.

Blokade su dovodile do srčanih udara i formiranja tkiva ožiljaka kod afričkih bodljikavih miševa i običnih miševa.

Ali, iako su afrički bodljikavi miševi pokazali smanjenu aktivnost pumpanja u svojim srcima, to se vremenom poboljšalo, dok se kod običnih miševa pogoršalo.

Nakon što su proučili srca ovih afričkih bodljikavih miševa, istraživači su otkrili da je, iako se organi zapravo nisu regenerisali, tkivo ožiljaka na njihovim srcima sadržalo velike sudove ispunjene krvlju – što je neobično i nije nešto što bi se očekivalo kod ljudskog srca nakon jedne takve epizode.

To se činilo ključnim delom za oporavak miševa.

Životinje su nakon toga takođe delovale relativno zdravo, trčkarale su okolo i izvodile salto u kavezima kao normalne, kaže Bartšerer.

„Pitanje je zbog čega bodljikavi miševi imaju drugačija svojstva ožiljaka i zašto stvaraju nove krvne sudove? Nemamo predstavu zašto je to tako“, dodaje ona.

Naučnici koji proučavaju bodljikave miševe sada žele da otkriju koji mehanizmi u njihovim telima im omogućuju da toliko uspešno poprave ili regenerišu sva ta različita tkiva.

Rad istraživača kao što su Čelsi Simons sa Univerziteta u Floridi, između ostalog, sugeriše da imuni sistemi ovih miševa funkcionišu neznatno drugačije od naših po tome što mogu da ublaže ili zadrže erupciju inflamacije posle ozbiljne povrede, što bi moglo da pomogne tkivu da ponovo izraste.

Simons ističe da se čini da bodljikavi miševi zalečuju rane izuzetno brzo, što bi mogao da bude razlog zašto ne formiraju mnogo ili uopšte ožiljaka i umesto toga regenerišu delove tela.

Šta tačno omogućuje ovo ostaje nepoznanica, mada Simons i Sajfert sugerišu da izvesnu ulogu igraju makrofagi.

To su ćelije koje okružuju bakterije u telu i pomažu da se kontroliše imuna reakcija na oštećena tkiva.

Za razliku od ljudi i mnogih drugih životinja, kad afrički bodljikavi miševi zadobiju neku povredu, čini se da oni samo ispuste određeni tip makrofaga koji pomognu da se rana zaceli bez izazivanja masivne inflamacije i formiranja ožiljaka.

„Makrofafi su glavni orkestratori pojačavanja inflamacije a zatim i njenog smanjivanja“, objašnjava Sajfert.

„Oni su kao provodnik tokom perioda inflamacije.“

Tu bi, međutim, moglo da se dešava još mnogo toga.

Sousa i njene kolege otkrili su da u regeneraciji kičmene moždine kod afričkih bodljikavih miševa učestvuje određeni enzim.

Ali oni još ne znaju koja ćelija ili ćelije ga ispuštaju.

Sastavljanje ovih složenih slagalica ključni je sledeći korak na putu do razvijanja metoda lečenja za ljude inspirisanih afričkim bodljikavim mišom.

Ali, bez obzira na to da li će se na kraju pokazati uspešnim ili ne, istraživanje će zahtevati vreme.

Medijska pompa oko rane faze istraživanja na životinjama često izaziva gnev kod naučnika.

Postoji čak i nalog na Tviteru @justsaysinmice, koji je otvorio bivši istraživač sa Univerziteta Nortvestern, a koji je posvećen isticanju da novinski članci često propuštaju da jasno stave do znanja da se do sada pokazalo da potencijalni tretmani funkcionišu samo kod miševa, ali ne i kod ljudi.

„Teško je reći da li je javnost spremna da shvati koliko spor napredak u nauci ponekad ume da bude“, priznaje Sajfert.

Jedan pregled iz 2018. godine pokazao je da su studije o regeneraciji kod neljudskih vrsta napravile „veliki napredak“, ali da su medicinske terapije zasnovane na ovom radu još daleko.

A opet, iako je put do revolucionarnih lekova ili terapija inspirisanih studijama na afričkim bodljikavim miševima možda dug i neizvestan, mogućnost pronalaženja tretmana koji menjaju živote suviše je značajna da bi se ignorisala, tvrdi Simons.

Ona objašnjava da je njena vlastita sestra dobila dijagnozu hronične bolesti kad je bila mlađa i da je Simons i sama morala da bude podvrgnuta brojnim pregledima da bi se videlo da li je i ona ima, jer je dotična bolest nasledna.

„To je zaista uticalo na formiranje mog mišljenja o biomedicini – kad sam imala osam godina“, kaže ona.

Kad se sve sabere i oduzme, nada da ćete spasti ili drastično unaprediti živote miliona ljudi uvek će ostati jaka.

I dok hodamo putem koji bi na kraju mogao da nas odvede do tamo, usput otkrivamo neke zaista neverovatne stvari o biologiji bodljikavog miša.

„Nešto se dešava na ćelijskom nivou što obdaruje svaki od ovih različitih organa ili tkiva nekim izuzetnim reakcijama“, kaže Sajfert.

„To je fascinantno“, dodaje on.

Pogledajte video: Mazi me, mazi me, tu sam da ti pomognem – jarići kao iscelitelji

Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na [email protected]