Как морские черви регенерируют утраченные части тела: Возврат клеток в стволовое состояние может быть ключом

Молекулярные биологи из Max Perutz Labs Венского университета выяснили молекулярный механизм регенерации у морских червей Platynereis dumerilii. Это создаёт основу для лучшего понимания естественной способности клеток к перепрограммированию. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Уникальный механизм регенерации

Многощетинковые черви Platynereis dumerilii способны регенерировать целые задние сегменты тела после травмы. Новые сегменты в норме образуются из специальной зоны роста, содержащей стволовые клетки.

Ключевое открытие: если эта зона роста утрачена, регенерация не зависит от оставшихся стволовых клеток. Вместо этого дифференцированные клетки подвергаются дедифференцировке.

"Это означает, что эти клетки начинают возвращаться в стволово-подобное состояние в течение всего нескольких часов, чтобы как можно быстрее восстановить новую зону роста", — объясняет Леони Адельманн, соавтор исследования.

Молекулярные сходства с медицинским перепрограммированием

Исследователи обнаружили, что экспрессия генов в этих вновь образованных стволовых клетках отличается от их клеток-предшественников.

"Удивительно, что здесь также играют роль факторы, связанные с транскрипционными факторами Myc и Sox2, которые используются в современной медицине для получения стволовых клеток из дифференцированных человеческих клеток", — говорит Александр Штокингер, другой первый автор работы.

Инновационные методы исследования

Учёные применили метод single-cell RNA sequencing (секвенирование РНК отдельных клеток) для изучения клеточных состояний. Эта техника позволила:

• Идентифицировать типы клеток и их состояния.
• Показать, как они реагируют на потерю частей тела на индивидуальном уровне.
• Сочетать данные с результатами французских коллег, использовавших флуоресцентную маркировку клеток.

Было обнаружено как минимум две различные популяции стволовых клеток:

1. Регенерирующая ткани, такие как эпидермис и нейроны.
2. Формирующая мышцы и соединительную ткань.

Значение для будущих исследований

"Концепция дедифференцировки была предложена более 60 лет назад, но у исследователей того времени не было инструментов для её проверки. Теперь мы разработали инструменты, чтобы понять дедифференцировку на молекулярном уровне и сравнить её с так называемым 'перепрограммированием' клеток в современной медицине. Это создаёт прочную основу для будущих исследований", — резюмирует Флориан Райбль, руководитель рабочей группы.