Новый геномный инструмент для изучения саламандр поможет глубже понять регенерацию тканей
Исследовательская группа учёных из Brigham and Women's Hospital составила каталог всех активных генов в различных тканях аксолотля — саламандры, известной своей поразительной способностью полностью регенерировать конечности после ампутации. Этот каталог, известный как «транскриптом», стал важным ресурсом для научного сообщества, изучающего аксолотлей — модельный организм, который может пролить свет не только на молекулярные механизмы регенерации конечностей, но и на потенциальные способы восстановления и замены повреждённых или утраченных в результате травмы, болезни или даже врождённых нарушений человеческих тканей.
Несмотря на перспективность исследований аксолотлей для регенеративной медицины человека, доступные геномные ресурсы для этого организма остаются весьма ограниченными. Это отчасти связано с огромным размером и высоко повторяющейся природой его генома — он примерно в 10 раз больше человеческого. Благодаря недавним достижениям в области геномного секвенирования и биоинформатики исследователи нашли альтернативу для идентификации и изучения генов аксолотля: транскриптомы.
«Мы надеемся, что этот новый ресурс сделает аксолотлей доступными не только для исследователей, уже работающих с этим организмом, но и для учёных из других областей, желающих его изучить», — сказала Джессика Уайт, PhD, старший автор исследования. «К сожалению, аксолотль оставался в значительной степени недоступным для большинства учёных». Чтобы достичь этой цели, Уайт и её коллеги, под руководством Брайана Хааса, старшего вычислительного биолога в Broad Institute, делают свои данные доступными через удобный веб-портал: https://portals.broadinstitute.org/axolotlomics/.
В последние годы было опубликовано несколько исследований транскриптома аксолотля. Новую работу отличает почти полная представленность генов и охват разнообразных тканей, участвующих в регенерации конечностей, включая кость и хрящ, скелетные мышцы, сердце и кровеносные сосуды. Исследователи также включили в анализ разные части бластемы — скопления клеток, которое формируется вскоре после ампутации конечности и управляет образованием полностью новой конечности.
Помимо создания этого ценного ресурса, Уайт и её коллеги также проанализировали его, чтобы обнаружить важные гены аксолотля и исследовать их потенциальные функции. Один интересный ген — kazald1, который очень сильно обогащён в клетках бластемы. Хотя он был идентифицирован у млекопитающих и даже обнаружен в некоторых типах опухолей, о функции kazald1 практически ничего не известно.
Из-за относительно длительного времени генерации аксолотля (9 месяцев требуется для развития, роста и достижения половой зрелости новооплодотворённого эмбриона) традиционные методы удаления генов для понимания их эффектов трудоёмки и сложны в крупном масштабе. Поэтому первый автор исследования, аспирант Дональд Брайант, разработал инновационный подход для модификации или «редактирования» генов исключительно в конечности аксолотля. Хотя эффективность метода необходимо повысить, будущая работа в этой области может ускорить усилия по выяснению функций множества генов аксолотля и, в свою очередь, помочь раскрыть молекулярные шаги, необходимые для регенерации конечностей.