Учёные обнаружили новый тип клеток, помогающий регенерации хвостов головастиков

Исследователи из Кембриджского университета выявили специализированную популяцию клеток кожи, которые координируют регенерацию хвоста у лягушек. Эти «клетки, организующие регенерацию» (Regeneration-Organizing Cells, ROCs) помогают объяснить одну из великих загадок природы и могут дать ключи к пониманию того, как эту способность можно было бы реализовать в тканях млекопитающих.

Способность некоторых животных отращивать хвосты после ампутации известна давно, но механизмы, лежащие в основе такого регенеративного потенциала, остаются плохо изученными.

Используя метод «одноклеточной геномики» (single-cell genomics), учёные из Института Гёрдона разработали стратегию, чтобы выяснить, что происходит в разных клетках головастика при регенерации хвоста. Эта технология позволяет отслеживать, какие гены включены (экспрессируются) во всём организме или ткани с разрешением на уровне отдельных клеток.

Применив эту технологию, Кан Азтекин и доктор Том Хискок под руководством доктора Жерома Жюльена провели детальный анализ типов клеток, участвующих в регенерации после повреждения у головастиков шпорцевой лягушки (Xenopus laevis). Результаты опубликованы в журнале Science.

Доктор Том Хискок: «Головастики могут регенерировать хвосты на протяжении всей жизни, но существует двухдневный период на определённой стадии развития, когда они теряют эту способность. Мы использовали это естественное явление, чтобы сравнить типы клеток у головастиков, способных к регенерации, и у тех, кто утратил эту способность».

Исследователи обнаружили, что регенеративный ответ стволовых клеток организуется одной субпопуляцией эпидермальных (кожных) клеток, которую они назвали клетками, организующими регенерацию (ROCs).

Кан Азтекин: «За этим процессом невероятно наблюдать. После ампутации хвоста ROCs мигрируют из тела к ране и выделяют коктейль факторов роста, который координирует ответ клеток-предшественников ткани. Затем эти клетки работают вместе, чтобы восстановить хвост правильного размера, структуры и клеточного состава».

У млекопитающих многие ткани, такие как эпидермис кожи, эпителий кишечника и кроветворная система, постоянно обновляются на протяжении жизни. Клетки, утраченные из-за истощения или повреждения, восполняются стволовыми клетками. Однако эти специализированные клетки обычно предназначены для сублиний тканей, а способность регенерировать целые органы и ткани утрачена почти во всех тканях, за исключением немногих, таких как печень и кожа.

Профессор Бенджамин Саймонс, соавтор исследования: «Понимание механизмов, позволяющих некоторым животным регенерировать целые органы, представляет собой первый шаг к пониманию того, можно ли разбудить и использовать аналогичное явление в тканях млекопитающих, что имеет значение для клинического применения».