Как клетки аксолотля узнают, какой орган и где нужно отращивать?

Австрийским исследователям удалось расшифровать сигналы, по которым клетки аксолотля узнают, какой орган отсутствует и где он должен находиться.

Если аксолотль подвергается нападению, стволовые клетки быстро накапливаются в месте повреждения и образуют полностью функциональную замену отсутствующей части тела, включая кожу, кости, соединительную ткань, кровеносные сосуды и нервные пути. Команда Института молекулярной биотехнологии, возглавляемая Элли Танакой, расшифровала, что при повреждении клетки посылают сигнал, кодирующий их местоположение.

Исследователи обнаружили белок Hand2, который содержится в соединительной ткани здоровых конечностей. Если одну из них ампутировать, клетки, которые уже производят Hand2, продолжают увеличивать свою выработку. Раннее в лаборатории Танаки было установлено, что после начала регенерации стволовые клетки на стороне большого пальца вырабатывают сигнальную молекулу FGF8, а на стороне мизинца - молекулу Shh. Эти два сигнала усиливают друг друга и дают команду клеткам расти и формировать регенерирующий рычаг.

Но ученые не знали, какие сигналы обеспечивают включение FGF8 и Shh с обеих сторон конечности во время регенерации. Новые эксперименты по развитию и регенерации конечностей подтвердили, что белок Hand2 важен для активации Shh после травмы. Если известны ответственные химические сигналы, их можно целенаправленно модифицировать. Когда исследователи пересадили клетки со стороны большого пальца руки на сторону мизинца, эти клетки большого пальца фактически регенерировали и вели себя как клетки мизинца, поскольку они попали в диапазон сигнала Shh.

Команде удалось перепрограммировать клетки спереди и изменить их идентичность. Это открытие таит в себе огромный потенциал для так называемой тканевой инженерии — воспроизводства тканей в лабораторных условиях. Но смогут ли люди делать то, что делают аксолотли, если повернуть правильный генетический переключатель? А ведь в человеческом организме имеются механизмы, которые указывают положение для формирования конечностей и других частей тела в ходе эмбрионального развития.

Удивительно, что аксолотль повторно использует эту схему для регенерации своих конечностей во взрослом возрасте. Если подобная память существует наших руках или ногах, можно было бы однажды использовать эти сигналы для открытия новых регенеративных способностей. Может быть, мы когда-нибудь научимся отращивать утраченные человеческие конечности.

Источник: spektrum.de