Расшифровка аксолотля: новый путь к регенерации конечностей
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные из EPFL пролили свет на непревзойдённую способность аксолотля к регенерации конечностей, бросив вызов устоявшимся представлениям и предложив новые идеи для потенциального восстановления конечностей у млекопитающих.
Ключевым игроком является структура, известная как "апикальный эктодермальный гребень" (АЭГ), которая играет ключевую роль в развитии конечностей у позвоночных. В развивающемся эмбрионе АЭГ формируется из так называемой почки конечности и становится главным сигнальным центром, который организует и обеспечивает правильный рост конечностей нового организма. Без АЭГ конечность не формируется.
Множественные исследования, пытавшиеся понять, как аксолотль регенерирует конечности, не смогли определить, используют ли эти животные клетки АЭГ или вообще имеют их.
Атлас транскриптомики одиночных клеток: сравнение пяти видов
Исследователи начали с создания "атласа" — обширного набора данных — транскриптома одиночных клеток нескольких видов, включая аксолотля, человека, мышей, цыплят и лягушек. Транскриптом представляет собой полный набор РНК-транскриптов, производимых геномом клетки.
"Используя беспрецедентный атлас и сравнивая тысячи отдельных клеток пяти видов, включая человека и аксолотлей, наша стратегия дала нам уникальный шанс определить уникальный клеточный ландшафт аксолотля во время регенерации конечности, а также насколько эти животные похожи на человека, объективным образом", — говорит Кан Азтекин.
Глубокий анализ дал результат: у аксолотлей есть клетки с характеристиками, очень похожими на клетки АЭГ. "Несмотря на предыдущие противоречивые сообщения, наша работа показывает, что у этих существ есть клетки с характеристиками, похожими на те, что необходимы для развития руки или ноги у других видов, включая человека", — говорит Цзисин Чжун, первый автор статьи, аспирант лаборатории Азтекина.
Открытие новых путей к регенерации конечностей
Однако в исследовании был неожиданный поворот, бросающий вызов давним предположениям о регенерации конечностей. Исследователи использовали подход, называемый "пространственной транскриптомикой" — передовую методику, которая может показать, какие гены экспрессируются в определённых частях ткани.
Этот подход показал, что конечности аксолотля не полностью восстанавливают клетки АЭГ во время регенерации. Азтекин объясняет: "Во время регенерации у аксолотля клетки, подобные АЭГ, не восстанавливаются полностью так, как многие предполагали — даже вопреки догме в наших учебниках, — открывая уникальный подход к регенерации конечностей у аксолотлей".
Исследование показало, что аксолотль использует части фундаментальной программы развития конечностей, связанной с АЭГ, — как и другие виды, — но она распределена между разными типами клеток. Помимо того, что это открытие бросает вызов ранее существовавшим представлениям о регенерации конечностей и биологии развития, оно теперь позволяет исследовать множество стратегий регенерации конечностей у млекопитающих, включая человека.
"Раньше считалось, что существует универсальный метод регенерации конечностей, но наши выводы указывают на более сложную реальность", — говорит Чжун. Азтекин продолжает: "Изучая регенеративные способности аксолотлей и головастиков лягушек — эволюционно самых близких к человеку видов со способностью к регенерации конечностей, — мы обнаружили, что эти виды используют разные типы клеток в процессе регенерации, что предполагает существование нескольких способов достижения регенерации конечностей".