Аксолотли регенерируют функциональный тимус после полного удаления
Аксолотль, тип саламандры, сохраняющий личиночную форму на протяжении всей жизни, является мастером регенерации. За ними наблюдали способность отращивать заново несколько частей тела, включая конечности, глаза и даже части мозга.
В новом исследовании, опубликованном в Science Immunology, было показано, что это удивительное существо способно регенерировать функциональный тимус — небольшой орган, который способствует иммунной функции, обучая T-клетки бороться с болезнями и инфекциями.
Регенерация тимуса de novo
В исследовании ученые удалили тимусы у молодых аксолотлей и отслеживали регенерацию с помощью визуализации, гистологии и методов секвенирования РНК единичных клеток. Тимус состоит из трех узелков, которые команда максимально полно удалила у аксолотлей в возрасте от шести до восьми недель после вылупления. Было обнаружено, что у многих аксолотлей тимус регенерировал в течение 35 дней. Ни у одного другого животного не наблюдалось отрастания тимуса после полного удаления.
"Неожиданно, тимусоподобные структуры появились вновь после полного удаления узелков... В целом, регенерированные тимусные узелки наблюдались у ~60% тимэктомированных животных", — пишут исследователи.
Еще более важно, что они обнаружили нормальное функционирование вновь выращенных тимусов. Чтобы определить функциональность, команда трансплантировала регенерированные тимусы другим аксолотлям. Регенерированные тимусы были транскрипционно и морфологически схожи с интактными тимусными клетками и также способны восстанавливать нормальную структуру, клеточное разнообразие и иммунную функцию.
Значимые выводы о факторах регенерации
Команда также исследовала некоторые факторы, которые могут быть ответственны за отрастание органа после удаления. Поскольку ген FOXN1 необходим для развития тимуса, исследователи задались вопросом, может ли он также быть молекулярным драйвером регенерации тимуса de novo. Удаление гена FOXN1 привело лишь к недоразвитию ткани тимуса, но не предотвратило регенерацию.
Команда также проанализировала роль различных сигнальных путей, используя ингибиторы, чтобы определить, влияют ли они на отрастание тимуса. Один фактор роста, называемый мидкином (MDK), выделился как драйвер регенерации тимуса.
"MDK выделился как ключевое взаимодействие на 5-й и 21-й день после тимэктомии, но отсутствовал в контрольном образце, что указывает на специфический для регенерации сигнальный путь... На клеточном уровне наш анализ выявил перекрестные взаимодействия MDK между специфическими стромальными компартментами", — пишут авторы исследования.
Применение регенерации аксолотля для терапии у людей
Исследование надеется, что изучение регенерации ткани тимуса может в конечном итоге привести к открытиям, полезным для регенерации тимусной ткани у людей. Тимус играет решающую роль в предотвращении заболеваний у людей, но медленно ухудшается с возрастом. Некоторым людям приходится удалять тимус для лечения таких состояний, как миастения или опухоли тимуса, что приводит к серьезному ослаблению иммунного ответа.
Однако это исследование обнаруживает некоторые сходства в работе тимусов аксолотлей и мышей. Вывод о том, что MDK может играть роль в регенерации, также может быть актуален для терапии у людей, хотя это все еще неясно.
"Хотя его функция в контексте млекопитающих неизвестна, его присутствие во время ключевых стадий эмбриогенеза мыши и человека позволяет предположить, что его потенциально можно использовать при разработке регенеративных терапий", — пишет команда.
Будущие исследования могут раскрыть дополнительные детали, изучая эффекты удаления тимуса у более старых аксолотлей или исследуя происхождение клеток-предшественников в регенерации тимуса аксолотля.