Ученые представили атлас одноклеточных для высокорегенеративного червя Pristina leidyi

Международная команда ученых, включая Б. Дуйгу Озполат из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, опубликовала первый атлас одноклеточных для червя Pristina leidyi (Pristina). Этот сегментированный кольчатый червь обладает выдающейся регенеративной способностью, которая интересует биологов более века.

Большинство кольчатых червей могут регенерировать утраченные части тела, и многие способны к бесполому размножению. Однако популяции взрослых стволовых клеток, участвующие в этих процессах, а также разнообразие типов клеток, которые они генерируют, оставались неизвестными.

В лабораторных условиях Pristina очень быстро растет и создает свои копии путем бесполого размножения. Используя механизм паратомического деления, червь начинает формировать и дифференцировать новые головные и хвостовые сегменты внутри одного сегмента тела, создавая так называемую "цепочку червей". В конечном итоге эти клоны отделяются и становятся отдельными особями.

"Эти черви постоянно генерируют все части тела и, следовательно, все взрослые типы клеток", — сказала Озполат.

Новый атлас одноклеточных для этого червя объединяет 75 218 транскриптомов отдельных клеток, характеризующих все основные типы клеток кольчатых червей, включая сложные паттерны регионально экспрессируемых генов в кишечнике, а также нейрональные, мышечные и эпидермальные специфические гены. Исследование опубликовано в Nature Communications.

"Нам интересно, как разные организмы, такие как Pristina, эволюционировали, чтобы непрерывно расти на протяжении всей жизни и регенерировать, какова природа клеток, участвующих в этих процессах, и их молекулярные сигнатуры", — отметила Озполат.

"Любопытно, что эти черви могут неограниченно долго поддерживать взрослые стволовые клетки. Мы вырастили тысячи клонов из одной особи, и наши культуры червей все еще процветают", — добавила она.

Сегментированная реальность

Тело аннелид, таких как Pristina, состоит из серии сегментов с зоной роста на хвостовом конце, которая непрерывно производит новые сегменты из двух концентрических колец стволовых клеток.

Особенностью Pristina является необычная склонность к почкованию или образованию цепочки. "Когда животное достигает определенного размера, оно каким-то образом чувствует, что достигло порога для разделения. И тогда оно начинает создавать голову, а затем новый хвост в середине своего тела. Это означает, что ему приходится полностью реорганизовывать сегмент, который содержал кишечник, в сегмент, который теперь будет иметь новый мозг или новые яичники и семенники", — объяснила Озполат.

"С атласами одноклеточных вы берете целый организм и буквально разделяете его на отдельные клетки. Затем вы смотрите на экспрессию генов в каждой клетке отдельно и группируете их в карты на основе сходства паттернов экспрессии генов", — сказала она.

"Мы обнаружили типы клеток, о существовании которых в этом животном даже не подозревали. Его кишечник так аккуратно организован и специфичен. В этом крошечном черве около 12 различных типов клеток кишечника, что будет очень интересно для будущих проектов, над которыми мы уже работаем. Это открывает так много дверей: теперь можно визуализировать эти различные типы клеток и то, как они ведут себя во время деления и регенерации", — заключила Озполат.