Развитие аксолотля как модельного организма для регенеративной медицины
Мексиканская саламандра, или аксолотль (Ambystoma mexicanum), обладает огромным потенциалом в качестве модели для изучения регенеративной медицины благодаря способности регенерировать ткани и органы, размножаться в лабораторных условиях и легкости манипуляций с генами.
Однако, в отличие от традиционных моделей (мышь, плодовая мушка Drosophila melanogaster, нематода Caenorhabditis elegans), исследования аксолотля долгое время сдерживались отсутствием необходимых научных инструментов: сложных геномных ресурсов, а также экспериментальных и генетических методов.
Эта ситуация меняется благодаря работе в MDI Biological Laboratory (Бар-Харбор, Мэн, США) и других центрах. Разработка новых инструментов поднимает аксолотля до уровня устоявшихся модельных организмов, что открывает путь к экспоненциальному росту сообщества ученых, работающих с ним.
Ключевой исследователь и новые инструменты
Растущая роль института в сообществе связана с работой Праяга Муравалы (Prayag Murawala, Ph.D.), ранее трудившегося в лаборатории ведущего мирового специалиста по аксолотлю Элли Танака (Elly Tanaka, Ph.D.) в Исследовательском институте молекулярной патологии (Вена, Австрия). Муравала привнес в MDI Biological Laboratory новейшие инструменты, многие из которых разработал сам.
Эти инструменты, а также критически необходимые для расширения исследований, были описаны Муравалой в двух статьях в июньском выпуске 2022 года журнала Developmental Dynamics:
- "The Use of Transgenics in the Laboratory Axolotl"
- "Gene and Transgenics Nomenclature for the Laboratory Axolotl—Ambystoma Mexicanum"
Соавторами выступили Цзи-Фэн Фэй (Ji-Feng Fei) из Китая, а в статье по номенклатуре — Элли Танака и С. Рэндал Восс (S. Randal Voss, Ph.D.), директор Ambystoma Genetic Stock Center (AGSC) в Университете Кентукки.
Потенциал для медицины
Аксолотль, почти исчезнувший в дикой природе, — чемпион по регенерации, способный восстанавливать практически любую часть тела (мозг, сердце, конечности, легкие, спинной мозг, кожу и др.). Изучение клеточных и генетических механизмов этой способности может привести к новым методам лечения травм, болезней, врожденных пороков и последствий старения.
Большинство современных исследований сосредоточено на вопросе фиброза (образования рубцов): почему аксолотли регенерируют конечности и хвост, а млекопитающие (мыши, люди) формируют на месте повреждения рубец. Однако спектр возможных исследований с аксолотлем очень широк.
"С появлением этих инструментов мы ожидаем экспоненциального роста", — заявил Муравала. — "Можно изучать регенерацию не только конечностей, но и мозга, сердца, легких, спинного мозга. Нам не грозит нехватка биологических вопросов для изучения".
Трансгенные животные и единая номенклатура
Среди ключевых потребностей для развития модели — трансгенные животные (генетически модифицированные, например, с флуоресцентными метками или "нокаутированными" генами). Ранее их почти не было доступно исследователям в США и Канаде из AGSC.
Благодаря усилиям Муравалы по налаживанию импорта линий из лабораторий Танака и других европейских центров, колония аксолотлей в MDI Biological Laboratory стала крупнейшим в Северной Америке хранилищем трансгенных аксолотлей (30–40 линий, доступных для исследователей). В будущем планируется координация с AGSC по распространению этих животных.
Другая критическая потребность — единая номенклатура генов и трансгенных организмов. Геном аксолотля в 10 раз больше человеческого и секвенирован, но без стандартизированных правил именования обмен информацией затруднен. Авторы статьи, будучи вовлеченными в создание геномных сборок и трансгенных животных, предложили такие руководства.
Также ведется разработка онлайн-базы данных "AxoBase" (по аналогии с FlyBase и WormBase), которая объединит генетические, геномные и биологические данные для эффективного обмена информацией внутри сообщества. Запуск базового сайта ожидается в ближайшие месяцы.