​Генетики на шаг приблизились к отращиванию человеческих рук и ног

Оказалось, что ген, который помогает саламандрам восстанавливать конечности, есть и у человека и теперь ученые ищут способ активировать его.




Alyssa Stone / Northeastern University




Милые саламандры аксолотли известны способностью восстанавливать утраченные конечности всего за несколько недель. Новое исследование биолога Джеймса Монагана из Северо-Восточного университета (США) и его коллег, опубликованное в журнале Nature Communications, помогает раскрыть молекулярный механизм этой способности — и приближает ученых к регенерации человеческих конечностей.
«Этот вид особенный. Он стал чемпионом среди животных с экстремальными способностями», — говорит Монаган
Как аксолотли «понимают», что именно нужно отрастить?

Исследователи генно модифицировали аксолотлей так, чтобы их клетки светились в темноте — это позволило отследить молекулярные процессы, которые запускаются после ампутации. Один из ключевых факторов — ретиноевая кислота, производная витамина А, которая широко используется в косметике. Оказалось, что именно она подсказывает организму, какую часть тела нужно восстановить — палец, кисть или целую руку.
Фото: Northeastern University
«Это всегда был главный вопрос для биологов развития: как организм “знает”, чего именно не хватает?», — объясняет Кэтрин Маккаскер, биолог из Университета Массачусетса
По словам Монагана, у аксолотля существует естественный градиент ретиноевой кислоты: ее концентрация выше у плеча и уменьшается к кончикам пальцев. Это помогает точно восстановить недостающий участок. Например, если концентрация кислоты завышена, может вырасти лишняя конечность — что и произошло в эксперименте.
Генетические ключи к регенерации

Ученые также выявили, что ретиноевая кислота активирует ген Shox, известный также у человека. Этот ген участвует в формировании конечностей. С помощью технологии CRISPR-Cas9 его удалили у аксолотлей — в результате руки отросли, но были ненормально короткими.
Фото: Northeastern University
Скорость регенерации конечностей при блокировании и активации гена Shox
«Данные говорят о том, что именно доступ к нужным генам после травмы позволяет регенерировать конечность. Организм просто повторяет ту же “программу”, что была при ее первом формировании», — говорит Монаган
Важно, что у людей также есть и ретиноевая кислота, и ген Shox. Это означает, что у нас может быть тот же биологический «инструмент», просто он не активен в той же степени.
Возможная цель — восстановление человеческих конечностей

Хотя аксолотли способны полностью восстанавливать утраченные лапы за считанные недели, у млекопитающих, включая человека, регенеративные способности крайне ограничены. Вместо полноценного восстановления организм формирует рубцовую ткань. Ученые надеются, что, поняв, как работают гены и молекулы у аксолотлей, в будущем можно будет создавать, например, пластыри, перепрограммирующие клетки человека на восстановление поврежденных частей тела.
«Мы пока далеко от восстановления конечностей у людей, но такие фундаментальные исследования — важный шаг в этом направлении», — подчеркивает Маккаскер.
Томас Рандо, директор Центра стволовых клеток в Калифорнийском университете, добавляет, что понимание этих процессов может открыть доступ к регенеративному потенциалу, которого мы пока не видим.