Плоские черви планарии долгое время вдохновляли биологов на исследования регенерации конечностей. Поставив массу интересных экспериментов, учёные определили, что многие из этих червей способны после ампутации вырастить заново голову и даже восстановить воспоминания.
Однако представители родственного вида Dendrocoelum lacteum, они же молочно-белые планарии, отращивают голову, только если большая часть их тела оказывается невредимой.
Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики общества Макса Планка (Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics) обнаружили молекулярный выключатель, который контролирует прохождение информации между клетками. Отключив этот сигнальный путь, биологи увидели, что молочно-белые планарии смогли регенерировать собственную голову так, как не сумели бы без генетической модификации.
"Восстанавливать утраченные конечности умеют немногие из животных. Кролики этого делать не могут, лягушки тоже, а планарии и рыбки данио-рерио — настоящие мастера регенерации", — рассказывает ведущий автор исследования Йохен Ринк (Jochen Rink).
Понимание того, как можно управлять этим молекулярным выключателем, привело бы учёных к разработке новых методик в регенеративной медицине. Таким образом, однажды люди смогут рассчитывать на то, что утраченные конечности можно будет без особого труда вернуть себе обратно.
"После обнаружения молекулярного выключателя в геноме у молочно-белых планарий мы стали на шаг ближе к этим возможностям. Самое интересное, что нам удалось изменить генетическую схему червей таким образом, что они стали использовать свой регенеративный потенциал на полную мощность", — рассказывает доктор Ринк.
Как правило, учёные используют для своих экспериментов плоских червей вида Schmidtea mediterranea: если разрезать одного червя на 200 кусочков, то появятся 200 новых червей. Молочно-белые планарии являются близкими родственниками этих созданий, а потому исследователям стало интересно, что же препятствует полноценной регенерации у некоторых видов плоских червей.
Изучая геномы, биологи уделили особое внимание так называемого сигнальному пути Wnt, который передаёт информацию между клетками. Ринк и его коллеги ингибировали сигнал пути Wnt и заставили клетки планарии "думать", что переключатель был неактивен.
Результат не заставил себя ждать: отрезав большую часть тела от хвостовой части D. lacteum, учёные увидели, как голова за пару недель отросла от небольшого обрубка хвоста. Об этих результатах немецкие биологи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.
"Восстановление головы вместе с мозгом, глазами и всеми связями нейронов — очевидно, дело непростое. Но теперь мы видим, что это вполне реально. Как выяснилось, регенерационные эффекты управляются не сотней различных переключателей, а всего одним сигнальным путём", — заключает Ринк в пресс-релизе.
Пока биологи не могут точно ответить на вопрос, применимы ли такие манипуляции к людям. Организм человека куда сложнее, да и многие процессы проходят в нём по-другому. Однако раскрытие секрета планарий — важный первый шаг на пути понимания возможных вариантов.
Также по теме:
Новые данные о генах обещают регенерацию головы даже у человека
Обезглавленные черви заново отрастили голову и восстановили воспоминания
Сходство с земноводными: биологи изучили регенерацию конечностей у человека
Американцы открыли уникальный механизм восстановления кожи человека
У африканских мышей обнаружена способность к сбрасыванию кожи
