Регенерация - одна из самых заманчивых областей биологических исследований. Как некоторым животным удается отращивать части тела? Возможно ли, что люди могли бы сделать то же самое? Если бы ученые смогли раскрыть секреты, которые наделяют этих животных такими замечательными способностями, это знание могло бы иметь большое значение в клинической практике в будущем.
Ученые из Университета Кентукки приблизили эту фантазию на один шаг к реальности, объявив сегодня, что они собрали геном аксолотля, саламандры, единственной естественной средой обитания которой является озеро недалеко от Мехико.
Аксолотли уже давно считаются образцами регенерации, сказал Рэндал Восс, профессор Британского исследовательского центра спинного мозга и травм головного мозга и один из руководителей проекта.
Трудно найти часть тела, которую они не могут регенерировать: конечности, хвост, спинной мозг, глаза, а у некоторых видов хрусталик, даже половина их мозга, как было показано, регенерирует, - сказал он.
Хотя люди имеют много общих генов с аксолотлем, геном саламандры в десять раз больше, что создает огромные препятствия для генетического анализа.
По словам Иеремии Смита, доцента Департамента биологии Великобритании и соавтора Восса, недавние усилия предоставили большую часть генетических данных для аксолотля, но, как груда кусочков головоломки, до тех пор, пока геном собран в правильном порядке, ученые не могут пытаться провести крупномасштабный анализ структуры и функций генома, что является ключом к выявлению механизмов, которые наделяют аксолотлей их магическими способностями.
В то время как масштабная задача по картированию генома человека предоставила ученым инструменты для воспроизведения данных в других организмах, огромная вычислительная нагрузка, связанная с организмами с более крупными геномами, сделала такие усилия практически невозможными. Но Смит и Восс умело адаптировали классический генетический подход, называемый картированием сцепления, чтобы быстро и эффективно собрать геном аксолотля в правильном порядке - первый геном такого размера, собранный на сегодняшний день.
«Всего несколько лет назад никто не думал, что возможно собрать геном размером более 30 ГБ», - сказал Смит. «Теперь мы показали, что это возможно с использованием экономически эффективного и доступного метода, который открывает возможность регулярного секвенирования других животных с большими геномами».
В качестве доказательства концепции Восс и Смит использовали собранные данные для быстрой идентификации гена, который вызывает порок сердца у аксолотля, тем самым создав новую модель человеческого заболевания.
«Биомедицинские исследования все больше становятся генетически управляемым предприятием», - сказал Восс. «Чтобы понять болезни человека, вы должны иметь возможность изучать функции генов у других организмов, таких как аксолотль».
"Теперь, когда у нас есть доступ к геномной информации, мы действительно можем начать исследовать функции генов аксолотлей и узнать, как они способны регенерировать части тела. Надеюсь, когда-нибудь мы сможем использовать эту информацию в терапии человека, с потенциальными приложениями для травма спинного мозга, инсульт, восстановление суставов… нет предела возможностям, правда."
В Университете Кентукки находится единственный в США финансируемый из федерального бюджета центр хранения аксолотлей, предоставляющий аксолотлей исследователям и преподавателям по всему миру. Наличие полной последовательности генома лабораторного аксолотля значительно повышает ценность этого ресурса для биомедицинских исследований, особенно с учетом того, что дикие аксолотли были признаны находящимися под угрозой исчезновения с 2006 года. По словам Восса, в Великобритании насчитывается почти 1000 взрослых аксолотлей, лабораторная популяция, чья родословная восходит до 1800-х годов.
Данные Восса и Смита будут опубликованы в февральском номере журнала Genome Research.
Их работа поддерживается грантами Национального института здравоохранения (R24OD010435; P40OD019794) и Министерства обороны США (W911NF1110475).