Исследователи на один шаг ближе к решению загадки, почему у одних позвоночных может регенерироваться позвоночник, а у других, включая людей, вместо этого формируется рубцово-изменённая ткань, что зачастую приводит к пожизненной травме.
Учёные в Лаборатории морской биологии (Marine Biological Laboratory, MBL), расположенной в Вудс Холе, штат Массачусетс, обнаружили «партнёрские» гены у аксолотлей, которые при активации позволяют нервной трубке и связанным с ней нервным волокнам функционально регенерировать после серьёзного повреждения позвоночника. Примечательно, что эти гены присутствуют и у людей, только активируются по-другому. Результаты исследования опубликованы в Nature Communications Biology.
«Аксолотли — чемпионы восстановления, способные регенерировать различные части тела. Например, если повредить им позвоночник, они полностью восстановят его и вернут моторный и сенсорный контроль, — говорит Карен Эчеверри (Karen Echeverri), научный сотрудник в Центре регенеративной биологии и тканевой инженерии Юджина Белла (Eugene Bell Center for Regenerative Biology and Tissue Engineering). — Мы хотели понять, в чём состоит разница на молекулярном уровне, на котором определяется, что организм даст на повреждения регенеративный ответ, а не начнёт формирование рубцово-изменённой ткани».
Предыдущее исследование Эчеверри показало, что и у аксолотлей, и у людей, ген c-Fos активируется в глиальных клетках нервной системы после повреждения позвоночника. Также она доказала, что ген c-Fos не действует в одиночку.
«Это называется облигатный гетеродимер, потому что у него должен быть спутник, — говорит Эчеверри. — у аксолотлей c-Fos имеет другой партнёрский ген, чем у людей, это и приводит к отличиям в реакции на повреждение».
У людей на повреждение ген c-Fos отвечает в паре с c-Jun. У аксолотлей, как выявили Эчеверри и её коллеги, c-Fos активируется вместе с JunB. Такое различие в активации генов связано с действиями микроРНК, которые регулируют экспрессию генов.
Учёные, модифицировав экспрессию генов с помощью микроРНК аксолотля, смогли вынудить человеческий ген c-Fos активироваться в паре с c-Jun. Саламандры с человеческими парами оказались не способны возобновить функционирование позвоночника после повреждения, вместо этого у них сформировалась рубцово-изменённая ткань, как это происходит у людей. В последующих исследованиях будет изучено, действует ли это в обратную сторону в человеческих клетках.
«Гены, вовлечённые в регенерацию у аксолотлей, хорошо сохраняются и у людей. Не только у аксолотлей есть специальные гены для регенерации, — говорит Эчеверри. — Всё зависит от того, какой партнёрский ген запускается непосредственно после повреждения и как это приводит к регенерации или формированию рубцово-изменённой ткани. Получается, как в жизни — от партнёра зависит положительное или отрицательное изменение».
Понимание, как действует регенерация позвоночника у аксолотлей, чем отличается и в чём похожа на тот же процесс у человека, может помочь исследователям и врачам улучшить лечение серьёзных повреждений позвоночника у людей.
«У этого открытия есть потенциал не только для лечения повреждений позвоночника у людей, но и для перенесения результатов на множество нейродегенеративных заболеваний», — говорит Эчеверри.