|
У людей есть ингредиенты для отращивания конечностей
|
|
|
|
В киберпанковском фильме 1995 года "Виртуозность" гены злодея-андроида СИДА 6.7 были объединены с ДНК змеи, что дало ему сверхчеловеческую способность отращивать утраченные конечности. Аксолотли могут делать это, даже не пытаясь — на самом деле, аксолотль может потерять практически любую часть тела (даже мозг и внутренние органы) и полностью восстановить ее.
|
|
|
|
Тайны, окружающие способность этих очаровательных земноводных к регенерации, питали научно-фантастические мечты (и разочарования) ученых на протяжении почти двух столетий, но до недавнего времени никто не понимал механизм, лежащий в основе этой способности. Теперь молекулярный биолог Джеймс Монахан из Северо—Восточного университета совершил прорыв, который позволил нам определить движущую силу регенерации - и, возможно, однажды мы сможем передать эту способность людям.
|
|
|
|
Позиционная память означает, что аксолотль каким-то образом знает, нужно ли ему отрастить потерянный палец, кисть или всю руку целиком. Уже было известно, что это основной механизм регенерации позвоночных, но Монахан обнаружил, что он начинается с ретиноевой кислоты и фермента CYP26B1. Ни одно из этих химических веществ не является эксклюзивным для аксолотлей — оба они также присутствуют в организме человека. Просто аксолотли умеют использовать их по-другому. Более крупные конечности, расположенные ближе к телу, например, руки, содержат больше ретиноевой кислоты и меньше CYP26B1 (который расщепляет ретиноевую кислоту). А в небольших участках, расположенных дальше от тела, таких как кисти рук, ретиноевой кислоты содержится меньше, а CYP26B1 - больше.
|
|
|
|
|
|
|
“Регенерирующие конечности сохраняют свое проксимально-дистальное положение после ампутации. Эта позиционная идентичность генетически кодируется генами, формирующими паттерн БП, которые инструктируют клетки бластемы регенерировать соответствующий сегмент конечности при БП”, - сообщили Монахан и его команда в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
Когда хищник откусывает аксолотлю руку (или что-либо еще), в среднем слое кожи синтезируется ретиноевая кислота, которая распространяется по зачаткам конечностей. Это способствует образованию фибробластов, которые у людей являются клетками соединительной ткани, а у этих существ - регенеративными клетками. Фибробласты образуют бластему, или клетки-предшественники конечностей, которые затем растут и дифференцируются, чтобы воссоздать ту конкретную недостающую конечность. Бластема отражает поведение зачатков конечностей, которые растут по мере развития эмбриона, и как у эмбрионов, так и у взрослых аксолотлей, которые были травмированы, происходит обмен информацией о местоположении между стволовыми клетками в бластеме и другими клетками в этой формирующейся конечности, чтобы гарантировать регенерацию соответствующих тканей там, где они должны расти.
|
|
|
|
Ген Hoxa13 активирует CYP26B1, который расщепляет ретиноевую кислоту там, где она не нужна, и использует ее для создания структуры регенерируемой конечности. Это распределение определяет, сколько ретиноевой кислоты находится в месте ампутации и, следовательно, положение и структуру отрастающей конечности. Более высокие уровни ретиноевой кислоты активируют ген Shox — фактор транскрипции, который одновременно отвечает за выработку белка, регулирующего работу других генов, и участвует в формировании скелета.
|
|
|
|
Как выяснил Монахан, при нарушении этого процесса могут возникнуть такие дефекты, как аномалии скелета. Повышение уровня ретиноевой кислоты в кисти аксолотля привело к тому, что у него выросла не просто еще одна, а совершенно новая рука. Устранение Shox с помощью CRISPR-Cas9 привело к появлению нормальных кистей, но коротких предплечий с костями, которые не затвердели должным образом. Это также происходит у людей с мутациями Shox.
|
|
|
|
Что особенно удивительно в аксолотлях, так это то, что они восстанавливают конечность в точности в том виде, в каком она была до ампутации. Некоторые другие животные, которые восстанавливаются, например ящерицы, могут отрастить кончик отсутствующего хвоста, но в более простой форме, чем у оригинала. Потребуется гораздо больше исследований, чтобы передать эту способность людям, но материалы для этого уже есть. Возможно, в ближайшем будущем заживление ран без образования рубцов станет возможным. Что нам нужно сделать дальше, чтобы воплотить это будущее в реальность, так это выяснить, что происходит внутри клеток бластемы во время регенерации и на какие части этих клеток воздействует ретиноевая кислота.
|
|
|
|
“Если мы сможем найти способы заставить наши фибробласты прислушиваться к этим регенеративным сигналам, то они сделают все остальное”, - сказал Монахан в недавнем пресс-релизе. “Они уже знают, как сделать конечность, потому что, как и саламандра, они создали ее в процессе развития”.
|
|
|
|
Источник
|
