Саламандры, чудеса регенерации, заживают как млекопитающие и люди
Саламандра — супергерой регенерации, способный восстанавливать утраченные конечности, поврежденные легкие, разрезанный спинной мозг и даже части отсеченного мозга. Однако оказывается, что эта замечательная способность не так уж загадочна, что предполагает возможность научиться воспроизводить ее у людей.
Ученые долгое время приписывали выдающиеся способности этого небольшого земноводного «плюрипотентным» клеткам, которые, подобно человеческим эмбриональным стволовым клеткам, могут превращаться в любой нужный орган или ткань.
Но в статье, опубликованной в журнале Nature, международная группа исследователей, включая зоолога из Университета Флориды, опровергает эту идею. Эксперименты на генетически модифицированных аксолотлях показали, что клетки из разных тканей саламандры сохраняют «память» о своем происхождении при регенерации и, за редким исключением, вносят вклад только в тот же тип ткани, из которого произошли.
Стандартные стволовые клетки млекопитающих работают аналогично, хотя и с менее впечатляющими результатами — они могут заживлять раны, но не регенерировать конечность. Новые данные обнадеживают, так как предполагают, что использование регенеративных способностей саламандры для медицины человека — в пределах возможного.
«Я думаю, это больше похоже на млекопитающих, чем можно было ожидать», — сказал профессор биологии Малкольм Мейден, автор статьи. — «Это дает больше надежды на возможность когда-нибудь регенерировать отдельные ткани у людей».
Кроме того, саламандры заживляют ткани идеально, без каких-либо шрамов, что также является способностью, которую хотелось бы перенять.
Аксолотли, эволюционные уникальные существа, становятся половозрелыми взрослыми особями, оставаясь в личиночной стадии. Они являются удобной моделью для изучения регенерации.
Когда аксолотль теряет, например, ногу, на месте травмы образуется небольшая шишка — бластема. Всего за три недели она превращается в новую, полностью функциональную конечность.
Клетки в бластеме выглядят как эмбриональные и происходят из всех окружающих травму тканей. Ученые долго полагали, что эти клетки плюрипотентны.
Мейден и его коллеги из двух немецких институтов проверили это предположение, используя GFP-белок (зеленый флуоресцентный белок). Клетки, производящие этот белок, светятся ярко-зеленым под ультрафиолетовым светом, что позволяет отслеживать их происхождение и судьбу.
Исследователи экспериментировали как с взрослыми саламандрами, так и с эмбрионами.
- С эмбрионами: Ученые трансплантировали трансгенную ткань в области, известные своим развитием в определенные части тела, и наблюдали за организацией клеток по мере развития эмбриона. Например, после трансплантации GFP-модифицированных нервных клеток в область, развивающуюся в нервную систему, у взрослых особей эти клетки светились только вдоль нервных путей.
- Со взрослыми особями: Ткань от трансгенных аксолотлей пересаживали нормальным аксолотлям, затем удаляли часть пересаженной ткани, чтобы запустить регенерацию. Это позволяло определить судьбу GFP-клеток в формирующейся бластеме и новой ткани.
Основной вывод исследователей: Только «старые» мышечные клетки создают «новые» мышечные клетки, только старые клетки кожи — новые клетки кожи, только старые нервные клетки — новые нервные клетки и так далее. Единственный намек на смену функции был замечен у клеток кожи и хряща, которые в некоторых обстоятельствах, по словам Мейдена, могли меняться ролями.
«Если вы можете понять, как они регенерируют, то вы должны быть в состоянии понять, почему млекопитающие не регенерируют», — сказал Мейден.
В рамках The Regeneration Project исследователи из Университета Флориды вскоре начнут выращивать и экспериментировать с трансгенными аксолотлями, чтобы изучать лечение заболеваний человеческого мозга и других болезней через призму регенерации у саламандр, тритонов, морских звезд и плоских червей.
Источник: University of Florida