Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Лайонел Джефф обнаружил значительные различия в электрических токах, излучаемых животными, способными восстанавливать конечности, и теми, которые только заращивают рану и довольствуются этим[339]. В начале 2000-х годов Бетти Сискен из Университета Кентукки тщательно скопировала параметры электрических полей регенерирующих животных и воздействовала такими же полями на животных, которые не умеют восстанавливать ткани. У некоторых из ее подопытных, в том числе у амфибий и эмбрионов курицы и крысы, после ампутации начали формироваться зачатки конечностей. Процесс затрагивал даже такие сложные ткани, как хрящи, сосуды и ряд иных структур, необходимых для функционирования конечностей[340]. К сожалению, добиться восстановления полностью функциональных конечностей не удалось. Но потом Ай-Сун Цэнь, которая в то время работала в лаборатории Левина, попробовала изменять мембранный потенциал путем манипуляций с ионными каналами, и дело пошло в гору.

Вместо того чтобы вмешиваться в процесс регенерации на микроскопическом уровне, они с Левином решили узнать, нельзя ли повлиять на биоэлектрические параметры и запустить процессы развития, которые приводят к формированию конечностей с самого начала. Цэнь занялась поиском ионных каналов, на которые можно было бы воздействовать. Она обнаружила один тип натриевых каналов, который играет чрезвычайно важную роль в регенерации. Тогда уже был известен препарат, избирательно влияющий на поведение этого канала. Данный препарат – монензин – способен загнать в клетку дополнительное количество ионов натрия. Цэнь предположила, что заполнение клетки ионами натрия (для имитации электрических различий, обнаруженных Джеффом годами ранее) могло бы перезапустить процесс регенерации в животном, которое обычно не способно регенерировать, – в головастике. Опыт не только удался, но удался невероятно быстро. Погружение тела всего на один час в раствор лекарства, действующего на натриевые каналы, позволяло вырастить хвост за восемь дней. Когда Цэнь рассказала об этом Левину, даже он не поверил. Казалось, одного часа слишком мало. Но Цэнь была права. Короткого купания хватало, чтобы, как говорит Левин, передать клеткам мысль: “Нужно заново отрастить то, что должно быть на этом месте”[341].

Именно такой результат он и рассчитывал получить с помощью изменения биоэлектрического кода. Цэнь показала, что все запутанные химические градиенты, транскрипционные связи и факторы, необходимые для создания сложных тканей из индивидуальных клеток, можно стимулировать с помощью сравнительно простого набора электрических инструкций. Гены – это аппаратное обеспечение, которое можно контролировать путем манипуляций с ионными потоками – инструкциями программного обеспечения. Вскоре Цэнь и Левин опубликовали статью “Раскрытие биоэлектрического кода”[342], в которой изложили свою новую идею.

В последующих экспериментах были получены многоногие лягушки и другие доказательства роли биоэлектричества в регенерации. Среди самых удивительных доказательств был опыт с биоэлектрическим воздействием на планарий, которые после разрезания надвое могли отращивать новую голову на месте хвоста. И поскольку пресса обожает мутантов, внимание средств массовой информации превратилось в деньги. Сначала в дверь постучало агентство DARPA с пачкой денег на создание маленьких коробочек для регенерации, которые теперь носят мыши в лаборатории Левина. Опыты распространились и на лягушек: были сделаны попытки отращивать новые конечности у взрослых животных. Новая нога оказалась не идеальной, но она работала: лягушка плавала с ее помощью, а через несколько месяцев на ней даже выросли пальцы. В 2016 году соучредитель компании Microsoft миллиардер Пол Аллен спонсировал работу Левина еще примерно 10 миллионами долларов.

Остается открытым вопрос: когда же дело дойдет до людей?

Электрификация в регенеративной медицине

Стивен Бэдилек возглавляет один из самых крупных в истории проектов по регенерации тканей. В нем участвуют пятнадцать исследователей из разных областей науки, работающих в восьми учреждениях, и финансируется он американскими военными ведомствами (и, как можно цинично заметить, был предпринят исключительно для помощи раненым солдатам, которых эти же ведомства забросили в горячие точки). Цель проекта заключается в том, чтобы окончательно понять физиологическое повреждение на всех уровнях – от экспрессии генов до механических проявлений, а затем изменить это состояние таким образом, чтобы процесс заживления имитировал развитие, а не создавал рубцовую ткань. “Как в «Звездных войнах»[343]”, – комментирует Бэдилек. Он убежден, что электричество обязательно сыграет свою роль.