Исследователи выясняют, как это мексиканское существо использует молекулу, общую с людьми, чтобы восстановить именно ту часть тела, которую оно потеряло.
На протяжении веков люди молча завидовали определенным животным, способным регенерировать целые части своего тела. Но из всех них есть один, который выделяется своей почти мифической силой: аксолотль. Эта амфибия, родом из Мексики, очаровала научное сообщество не только своей очаровательной внешностью, но и необычайной способностью: она может потерять конечность и вернуть ее через несколько недель, идентичную исходной.
Теперь новое исследование, опубликованное вNature Communications исследователями из Северо-Восточного университета в Бостоне, раскрывает важную деталь этого процесса. Используя генетически модифицированные аксолотли, чтобы сиять, ученые определили молекулярный механизм, который позволяет этим животным регенерировать именно ту часть тела, которую они потеряли, ни больше, ни меньше. Это открытие не только открывает новые двери в регенеративной биологии, но и может иметь глубокие последствия для будущего медицины человека.
«Молекулярный GPS» потерянных конечностей
Когда аксолотль теряет конечность, в области раны образуется масса клеток, называемая бластемой. Эти клетки, похожие на эмбриональные, обладают потенциалом для восстановления любой части тела. Но как они «узнают», какую именно часть им нужно регенерировать? Почему аксолотли не генерируют целую конечность, если они потеряли только один палец?
Ключ кроется в известном соединении: ретиноевой кислоте. Это молекула, полученная из витамина А, которая также присутствует в организме человека и которую мы обычно используем в кремах для кожи. Но у аксолотлей эта кислота действует как своего рода клеточная навигационная система.
Что интересно, так это то, что уровни ретиноевой кислоты в конечностях животного неоднородны — существует своего рода градиент. В области, ближайшей к телу (плече), уровни высоки. В самой дальней части (руке или пальцах) уровни резко снижаются. Таким образом, когда происходит ампутация, местное количество ретиноевой кислоты действует как сигнал, указывающий, какую часть необходимо восстановить. Если уровни низкие, образуется только один палец. Если они высокие, может вырасти целая рука.
Исследование показало, что эта передача сигналов контролируется ферментом CYP26B1, функция которого заключается именно в расщеплении ретиноевой кислоты. Когда исследователи ингибировали этот фермент у этого мексиканского существа, результат был поразительным: регенерированные конечности были чрезмерно большими, даже вдвое больше. Как будто животному дали неправильный приказ и оно перестраивалось.
Ген, который решает, какие кости строить
Но на этом работа не заканчивается. Исследователи также идентифицировали ген под названием SHOX, который активируется в ответ на ретиноевую кислоту. Этот ген присутствует не только у аксолотлей: он есть и у людей. И это не просто ген. Это напрямую связано с формированием длинных костей тела, таких как плечевая кость или бедренная кость.
Когда ученые удалили этот ген в аксолотле с помощью методов редактирования генов, у животных отросли нормальные конечности ... но с аномально короткими руками. Это было похоже на то, как если бы ген работал как переключатель, определяющий длину регенерированной конечности. Интересно, что люди, рожденные с мутациями SHOX, обычно имеют укороченные руки или ноги, что усиливает связь между обоими видами.
Мы ближе к регенерации человеческих конечностей?
Исследование, проведенное биологом Джеймсом Монаганом, выходит за рамки простого научного удивления. Это открывает новую главу в регенеративной медицине. Потому что, если мы, люди, разделяем эти гены и эти молекулы с аксолотлями, что мешает нам также регенерировать наши собственные руки или ноги?
Ответ, по мнению исследователей, заключается не в отсутствии инструментов, а в том, как мы их используем. У людей, когда мы получаем серьезную рану, наши клетки обычно образуют рубцы. Вместо этого клетки аксолотлей реагируют, активируя эмбриональные генетические программы, «запоминая», как построить конечность с нуля. Другими словами, аксолотли не делают ничего нового, они просто повторяют то, что делали когда-то в эмбрионе.
Ключ в том, чтобы разблокировать ту позиционную память, которая, кажется, дремлет в наших генах. Мечта о пластыре, который накладывается на рану и который инструктирует клетки человека регенерировать всю конечность, больше не звучит как научная фантастика. Это долгий путь, но он становится все более ясным.
Чему нас учат «монстры» прошлого
Аксолотли, также известные ацтекам как «водные монстры», прошли путь от легенд Сочимилько до главных героев самых передовых лабораторий мира. Их способность останавливать старение, регенерировать органы, а теперь, с помощью этого нового исследования, с точностью до миллиметра контролировать реконструкцию их конечностей, превращает их в биологическую золотую жилу.
Этот прорыв не только помогает понять увлекательное биологическое явление. Это также бросает вызов нашим собственным ограничениям как вида. Потому что, если у нас одни и те же гены, почему мы не можем разделить одну и ту же регенеративную судьбу?
Возможно, ответ ближе, чем мы себе представляем. Возможно, нам просто нужно снова услышать древний шепот нашей ДНК.
