Электрические сигналы запускают регенерацию у плоских червей

Плоские черви планарии (Dugesia japonica) могут заново отращивать любые удалённые части тела, что делает их идеальной моделью для изучения регенерации тканей и фундаментальных вопросов биологии развития.

Исследование, опубликованное 5 марта в Biophysical Journal, показывает, что электрическая активность — это первый известный шаг в процессе регенерации. Она возникает ещё до включения самых ранних генетических механизмов и запускает последующую транскрипцию генов, необходимую для формирования новой головы или хвоста.

Ключевые открытия:

• После ампутации головы или хвоста с помощью флуоресцентных красителей, чувствительных к напряжению, можно наблюдать специфические паттерны электрических потенциалов в тканях в течение нескольких часов.
• Изменяя потенциал покоя клеток на раневой поверхности с помощью ионных потоков, учёные смогли перепрограммировать результат регенерации. Например, создали червей с двумя головами и без хвоста.
• Электрический сигнал действует выше (upstream) известного сигнального пути Wnt-белков, управляя решением о том, какие гены включаться.

Значение и перспективы:

По словам старшего автора Майкла Левина, эндогенные электрические сигналы позволяют клеткам общаться и принимать решения о своей позиции и общей структуре органа. Это «сверхдревняя и высококонсервативная» система, аналогичная процессам в мозге.

Будущие исследования будут направлены на детальное изучение того, как регенерирующие ткани контролируют размер, форму и масштаб новых частей, а также как биоэлектрические цепи хранят информацию об изменённом плане тела (как у двухголовых червей).

Понимание и умение управлять этими процессами открывает перспективы для коррекции врождённых дефектов, лечения травм, дегенеративных заболеваний, последствий старения и рака.