Исследователи из Кембриджского университета обнаружили особую популяцию клеток кожи, которые координируют регенерацию хвоста у лягушек. Эти «клетки, организующие регенерацию», помогают объяснить одну из великих загадок природы и могут дать ключ к пониманию того, как эта способность может быть достигнута в тканях млекопитающих.
Давно известно, что у некоторых животных после ампутации может отрастать хвост - Аристотель наблюдал это еще в четвертом веке до нашей эры. - но механизмы, поддерживающие такой регенеративный потенциал, остаются малоизученными.
Используя «геномику одной клетки», ученые из Wellcome Trust/ Cancer Research UK Gurdon Institute при Кембриджском университете разработали гениальную стратегию, чтобы выяснить, что происходит в разных клетках головастиков, когда они регенерируют свои хвосты.
Недавние достижения Кембриджа в области секвенирования следующего поколения означают, что теперь ученые могут отслеживать, какие гены включены (экспрессируются) во всем организме или ткани с разрешением отдельных клеток. Этот метод, известный как «геномика одиночных клеток», позволяет более детально различать типы клеток на основе их характерного выбора активных генов.
Эти прорывы начинают раскрывать карту клеточных идентичностей и родословных, а также факторы, участвующие в контроле того, как клетки выбирают между альтернативными путями во время развития эмбриона, чтобы произвести ряд типов клеток у взрослых.
Используя эту технологию, Джан Ацтекин и доктор Том Хискок под руководством доктора Джерома Жюльена провели подробный анализ типов клеток, участвующих в регенерации после повреждения у головастиков африканской когтистой лягушки (Xenopus laevis). Подробности опубликованы сегодня в журнале Science.
Д-р Том Хискок говорит: «Головастики могут регенерировать свои хвосты на протяжении всей жизни, но есть двухдневный период на определенной стадии развития, когда они теряют эту способность. Мы использовали это природное явление для сравнения типов клеток. присутствует у головастиков, способных к регенерации, и у тех, кто больше не способен к регенерации».
Исследователи обнаружили, что регенеративная реакция стволовых клеток управляется одной субпопуляцией эпидермальных (кожных) клеток, которую они назвали клетками, организующими регенерацию, или ROC.
Кан Ацтекин говорит: «Это поразительный процесс - наблюдать за тем, как разворачивается процесс. После ампутации хвоста ROC мигрируют из тела в рану и выделяют коктейль факторов роста, которые координируют реакцию клеток-предшественников тканей. Затем эти клетки начинают работать. вместе, чтобы восстановить хвост нужного размера, рисунка и состава клеток."
У млекопитающих многие ткани, такие как кожный эпидермис, кишечный эпителий и кровеносная система, в течение жизни постоянно обновляются. Клетки, утраченные в результате истощения или повреждения, восполняются стволовыми клетками. Тем не менее, эти специализированные клетки, как правило, предназначены для подветвей тканей, в то время как способность к регенерации целых органов и тканей была утрачена во всех тканях, кроме меньшинства, таких как печень и кожа.
Профессор Бенджамин Саймонс, соавтор исследования, говорит: «Понимание механизмов, которые позволяют некоторым животным регенерировать целые органы, представляет собой первый шаг к пониманию того, можно ли пробудить и использовать подобное явление в тканях млекопитающих с помощью последствия для клинического применения."