Исследователи из Института молекулярной биотехнологии в Вене под руководством Элли Танаки сделали прорыв в понимании того, как аксолотль — удивительное амфибийное существо, способное восстанавливать утраченные конечности — определяет, какую именно часть тела ему нужно регенерировать. Работа опубликована в журнале Nature.
В суровых условиях мутных озер вокруг Мехико аксолотли часто теряют конечности в стычках с агрессивными сородичами. Тем не менее, всего за восемь недель животное может полностью восстановить утраченный орган. Как именно клетки «знают», что нужно отрастить — пальцы, локоть или плечо — оставалось загадкой. Теперь исследователи выяснили, что ключ к этому — в генетической «памяти» клеток и особой сигнальной системе, напоминающей радиопередачу.
Ученые обнаружили, что до травмы клетки на задней (мизинцевой) стороне конечности экспрессируют ген Hand2, в то время как передняя (ближе к большому пальцу) сторона этого гена не содержит. После повреждения уровень экспрессии Hand2 резко возрастает, активируя соседний сигнал Shh, который уже был известен как ключевой для роста и формирования новой ткани.
Этот дуэт Hand2–Shh действует как маяк: чем ближе клетки находятся к источнику Shh, тем больше они «вспоминают», что находятся на задней стороне конечности, и начинают отращивать соответствующие структуры. Клетки, расположенные дальше, формируют переднюю часть. После завершения регенерации Hand2 снова снижается до низкого уровня, поддерживая память о положении.
Впервые исследователям удалось перепрограммировать клетки с передней стороны конечности: при их пересадке на заднюю сторону, они вели себя как клетки мизинцевой области — начинали отращивать «задние» структуры. Это означает, что клетки гибки в своей идентичности и могут быть перенастроены внешними сигналами.
«Это захватывающе — мы получили инструмент, с помощью которого можно не только управлять регенерацией, но и потенциально запускать ее в других частях тела или у других видов», — отметил Лео Оцуки, первый автор исследования.
Хотя человек не обладает такими способностями к регенерации, как аксолотль, гены Hand2 и Shh есть и у нас. Это дает надежду, что если у человека существует подобная «память о положении» в клетках, в будущем ученые смогут активировать ее для восстановления конечностей или органов.
