Ящерица аксолотль (Фото: Getty).
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, раскрывает молекулярные секреты удивительной способности аксолотля регенерировать конечности.
Самое удивительное, что центральным соединением в этом процессе является ретиноевая кислота — известное производное витамина А, часто встречающееся в препаратах от прыщей.
Аксолотли — странные существа, обитающие в пресноводных озерах Мексики, — уже давно являются привлекательным объектом исследований в области регенеративной биологии.
В отличие от людей, когда они теряют конечность, аксолотли могут отращивать всю конечность заново, от костей, суставов, кровеносных сосудов до нервов. Это не редкое явление у некоторых видов животных, но способность аксолотлей регенерировать сложные конечности всегда поражала ученых .
Однако исследовательская группа Северо-Восточного университета (США) под руководством профессора Джеймса Монагана обнаружила, что это биологическое «чудо» на самом деле контролируется сложной молекулярной сигнальной системой. В которой ретиноевая кислота действует как система пространственного позиционирования (биологический GPS) для регенерирующих клеток.
Ретиноевая кислота – от косметики до регенерации тканей
Ретиноевая кислота — это активное производное витамина А, обычно используемое для лечения акне и старения кожи. Но новые исследования показывают, что это соединение делает больше: оно сообщает клеткам, где они находятся на оси роста конечности, и какую ткань там строить — от плеча до локтя и пальца.
Распределение концентрации ретиноевой кислоты вдоль оси конечности — высокая у основания и низкая к кончику — формирует «биологическую координату», которая помогает направлять процесс восстановления структуры конечности точно так же, как и прежде.
Ретиноевая кислота — активное производное витамина А, широко используемое при лечении акне и омоложении кожи (Фото: Getty).
Фермент CYP26B1 играет ключевую роль в этом процессе. Он помогает расщеплять ретиноевую кислоту и регулирует градиент ее концентрации. Когда команда заблокировала этот фермент, регенерированные конечности саламандры выросли в неправильном месте, с повторяющейся тканью или дополнительной костью, что указывает на то, что «молекулярный GPS» был отключен.
Даже когда они использовали CRISPR для отключения гена Shox — гена, который контролирует рост предплечья у позвоночных, — аксолотль отрастил обратно конечность, но средняя часть руки была деформирована, а кисть осталась нетронутой. Это говорит о том, что эти гены регулируют отдельные части конечности — важное открытие для регенеративной медицины.
Могут ли люди регенерировать?
Примечательно, что некоторые гены, общие с аксолотлями, существуют и у людей. Например, мутации в гене Shox могут вызывать нарушения развития конечностей, такие как квадриплегия или деформации суставов. Это говорит о том, что существуют сходства в программе развития конечностей между двумя видами.
Однако, по мнению профессора Джеймса Монагана (Северо-Восточный университет, США), разница заключается не в генах, а в том, как клетки реагируют на биологические сигналы.
У аксолотлей травма конечности может реактивировать эмбриональную программу развития, которая генерирует новую ткань для замены утраченной части. Однако у людей тот же сигнал «неправильно интерпретируется» как травма, которую необходимо вылечить, что приводит к образованию рубцовой ткани.
Именно эта биологическая реакция не позволяет людям отращивать конечности, как саламандры. Однако профессор Монаган считает, что если мы сможем воссоздать правильную сигнальную среду, заставив стволовые клетки «слушать» сигналы регенерации вместо того, чтобы реагировать неправильно, то возможна полная регенерация конечностей.
Исследование открывает новый подход: не вмешиваться глубоко в гены, а регулировать сигнальные молекулы, такие как ретиноевая кислота, чтобы контролировать поведение клеток. Другими словами, вместо того, чтобы перепрограммировать геном, ученые ищут способы говорить на «биологическом языке», который понимают клетки.
Революция в регенеративной биологии
Хотя людям еще далеко до способности отращивать конечности, как саламандрам, это исследование является важной вехой, доказывающей, что регенерация больше не является загадкой и может быть полностью объяснена молекулярной биологией.
Во всем мире многие другие исследовательские группы также преследуют эту цель. Группа из Университета Тафтса (США) успешно стимулировала взрослых лягушек к повторному росту ног с помощью биоэлектрической терапии.
Группа ученых из Австрии разрабатывает молекулярную карту, которая помогает клеткам запоминать первоначальную форму утраченной конечности, что является ключевым фактором в восстановлении точной структуры.
Некоторые эволюционные теории предполагают, что когда-то люди обладали более высокой способностью к регенерации, но постепенно утратили ее в результате отбора в пользу более быстрого заживления с использованием рубцовой ткани, подходящей для суровых условий выживания.
Хотя мечта о восстановлении конечностей еще далека, исследование является важной вехой, которая показывает, что способность к регенерации больше не является загадкой, а может быть расшифрована с помощью современных биологических инструментов. Это может стать основой для новой революции в регенеративной медицине в будущем.
Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thuoc-tri-mun-he-lo-bi-mat-giup-con-nguoi-moc-lai-tay-chan-nhu-ky-nhong-20250614072352981.htm
Комментарий (0)