Раскрыт секрет
регенерации саламандр — они отращивают новые органы по памяти. Вместо
того чтобы возвращаться к эмбриональному состоянию, клетки саламандр
помнят потерянный орган и реконструируют его в точности таким, каким
был раньше. Механизм регенерации саламандрами утерянных конечностей не имеет ничего общего с действием стволовых клеток, выяснили ученые. Магические способности саламандр
Способность этих хвостатых земноводных отращивать себе лапы, легкие,
мозг волновала человечество на протяжении тысячелетий — ее изучали
Аристотель, Вольтер, Дарвин. Когда животное теряет часть тела,
клетки поверхностного слоя кожи быстро покрывают рану так называемой
эпителиальной крышкой, фибробласты разрывают связи с соединительной
тканью и образуют на месте раны бластему(скопление специализированных
клеток), из которой формируется новая конечность. К примеру, на новую
лапу уходит всего три недели. В конце XX века ученые предполагали, что клетки саламандр похожи на стволовые, то есть могут превращаться в любой орган.
Мартин Крагль из немецкого Института Макса Планка выяснил, что это не
так. Вместе с американскими коллегами он исследовал, как мексиканская
саламандра аксолотль Ambystoma mexicanum отращивает себе конечности и
ткани. Крагль воспользовался открытиями сотрудников Калифорнийского
университета, которые доказали, что клетки бластемы саламандр подобны
клеткам в развивающихся конечностях эмбрионов млекопитающих, которые
способны обновлять свои конечности, однако теряют эти навыки перед
появлением на свет. Эксперимент в ультрафиолете
Исходя из идеи, что развитие конечностей из бластемы практически
повторяет в кратком виде их естественное развитие у растущих существ,
немецкие и американские ученые разделили животных на две группы. Первой
ввели протеин GFP, полученный из флюоресцирующей медузы. В
ультрафиолете этот протеин подсвечивает клетки зеленым цветом, что
позволяет ученым проследить происхождение различных клеток и их
предназначение. Во вторую группу вошли как взрослые аксолотли, так и
личинки. Им ученые ввели клетки с протеином, взятые у
генно-модифицированных особей. Личинкам вещество вкалывали туда,
откуда, как знали биологи, должны были вырасти различные ткани и
органы, в частности нервная система. Взрослым особям сначала вводили
клетки с протеином, а потом отрезали от тела по кусочку.
Несколько недель пронаблюдав за подопечными, биологи выяснили, что
клетки ведут себя весьма консервативно — они вырастают лишь в те органы
и ткани, из которых произошли. «Главный вывод исследователей: новые
клетки мышц производят лишь старые клетки мышц, новые клетки кожи
производят лишь старые клетки кожи, новые нейроны производят только
старые нервные клетки», — пишет издание Science Daily. Нагляднее всего
этот процесс наблюдался у личинок: вколотые в область, откуда должна
была вырасти нервная система, подсвеченные зеленым клетки
распространялись по растущему аксолотлю в точности по схеме нервной
системы. «По всей вероятности, клетки близ ампутированного
органа перепрограммируются, что позволяет им запускать эмбриональные
программы формирования тканей без возврата к изначальной
полипотенциальной клетке», — отметили исследователи в статье,
опубликованной в престижном журнале Nature. Другими словами,
клетки саламандр ведут себя принципиально иным образом, нежели
стволовые. Если последние способны получать специализацию и развиваться
в практически любые органы, то в клетках саламандр заложен механизм
четкой преемственности. От саламандры к супермену
Преимущество клеток саламандр в том, что для начала процесса
регенерации им не нужно доходить до эмбрионального состояния — они
отлично работают будучи взрослыми. Раскрыв тайну «активных клеток»,
врачи смогут выращивать человеку оторванную руку или ногу по примеру
саламандры. «Однажды мы сможет регенерировать ткани людей», —
верит один из авторов исследования Малькольм Меден. Надежды
американских ученых во многом объясняются личностью заказчиков
исследования: его проспонсировал департамент обороны США, представители
которого хотят помочь перенесшим ампутацию ветеранам Ирака и
Афганистана.
|