До недавнего времени ученые не знали, как именно клетки аксолотля «понимают», какую часть тела им нужно восстановить. Специалисты Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук (IMBA) под руководством Элли Танаки провели исследование, которое наконец-то раскрыло ключевой механизм, лежащий в основе этой уникальной способности.
Живущий в мутных водах озера возле Мехико аксолотль вынужден регулярно сталкиваться с агрессивно настроенными сородичами-каннибалами, и печальным результатом таких встреч частенько становится потеря конечностей. Однако всего за 8 недель утраченные лапы не просто вырастают вновь, но полностью восстанавливают свою функциональность. Это объективно невероятно сложный процесс, для которого клетки должны точно знать свое местоположение в теле животного, чтобы воспроизвести именно ту часть, которая была повреждена. Команда Танаки обнаружила, что эту информацию обеспечивает сигнальный механизм, включающий ген Hand2, отвечающий за активацию сигнального белка Shh (Sonic hedgehog), который в свою очередь задает «координаты» регенерирующей ткани.
До травмы клетки на задней (мизинцевой) стороне конечности экспрессируют Hand2 в небольшом количестве, что обеспечивает им «память» о принадлежности к этой зоне. После повреждения уровень экспрессии Hand2 увеличивается, активируя сигнал Shh, который распространяется подобно радиоволне. Клетки, оказавшиеся ближе к источнику Shh, начинают регенерировать структуру, характерную для задней части конечности, тогда как отдаленные клетки формируют структуры передней (находящейся ближе к большому пальцу) стороны лапки.
Используя новейшие методы генной инженерии и отслеживания клеток, ученые смогли не только описать этот механизм, но и продемонстрировать, что существует возможность изменить идентичность клеток. Когда клетки из области большого пальца были пересажены в область мизинца, они «перепрограммировались» и начали вести себя как клетки задней стороны. Это открывает захватывающие перспективы в области инженерии тканей: способность управлять идентичностью клеток означает возможность направленно восстанавливать поврежденные ткани или даже формировать новые органы.
Особую значимость открытию придает тот факт, что ген Hand2 и белок Shh присутствуют и у человека. Это дает надежду на то, что однажды, используя эти сигнальные пути, ученые смогут активировать скрытые способности человеческого организма к регенерации. Более того, в перспективе предположительно появится возможность «заставлять» организм формировать нужную ткань или конечность «с нуля» — например, в тех участках тела, где подобные гены обычно не активны.
Так аксолотль опять подтвердил свой статус уникального «живого ключа» к тайнам регенерации, а сделанные благодаря ему открытия имеют все перспективы стать основой для будущих прорывов в сфере регенеративной медицины.
Тем временем ученые нашли способ избирательно блокировать гибель клеток.
