Исследователи впервые зафиксировали поведение клеток эпидермиса во время отрастания взрослых конечностей после ампутации.
В исследовании, которое будет опубликовано в журнале eLife, команда из Института функциональной геномики в Лионе (Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon, IGFL), Франция, провела непрерывную живую визуализацию регенерирующей ноги в ракообразное Parhyale hawaiensis, близкий родственник обыкновенной цикадки.
Parhyale hawaiensis был представлен в 2014 году в качестве модели для регенеративных исследований в статье, соавтором которой является Михалис Авероф, директор по исследованиям IGFL и старший автор текущего исследования.
«Parhyale hawaiensis хорошо подходит для визуализации отрастания конечностей», - говорит Авероф. «Животные имеют относительно быструю регенерацию конечностей: молодым взрослым особям требуется всего одна неделя, чтобы полностью отрастить ноги. Кроме того, их крошечные конечности позволяют нам визуализировать процесс регенерации с беспрецедентной точностью клетка за клеткой по всей их толщине».
Чтобы записать отрастание ноги Parhyale hawaiensis, команда использовала генетически модифицированные инструменты для маркировки эпидермальных клеток конечности с помощью флуоресцентных белков. Затем они использовали микроскопию, чтобы делать непрерывные живые записи в течение первых дней отрастания, при этом флуоресценция в клетках позволяла им фиксировать их индивидуальную активность.
«Используя этот метод, мы определили определенную последовательность событий и поведения клеток, которые разворачиваются во время отрастания конечностей», - говорит первый автор Фредерик Алвес.
К ним относятся закрытие раны, за которым следует период покоя, когда клетки эпидермиса медленно мигрируют к месту раны, что затем приводит к обширному делению клеток и движению, когда новая нога начинает приобретать свою форму. Мы были удивлены, увидев резкий переход между двумя последними стадиями, что позволяет предположить, что клетки координировались общим сигналом».
Исследование также впервые показало, что не существует специализированных стволовых клеток для регенерации эпидермиса в новых конечностях. Вместо этого большая часть клеток эпидермиса культи ноги делится и перестраивается, внося свой вклад в новые сегменты ноги.
Алвес объясняет: «Традиционно понимание поведения клеток во время отрастания конечностей собиралось путем визуализации фиксированных образцов и попыток заполнить недостающие фрагменты из-за трудностей отслеживания клеток во время регенерации у активных взрослых животных. способность отслеживать движения и поведение отдельных клеток во времени, теперь у нас есть средства для понимания клеточной динамики процесса регенерации, которую нельзя было бы реконструировать из фиксированного материала.
Хотя наша статья в основном посвящена поведению эпидермальных клеток, теперь мы планируем расширить эту работу, включив в нее все различные типы клеток, которые участвуют в восстановлении конечностей. Конечная цель нашего исследования - изучить, как некоторые животные могут реагировать на серьезную травму, регенерируя всю утраченную часть тела».