Генетический код позволяет рыбкам данио восстанавливать повреждённые органы

Рыбки данио обладают удивительной и редкой способностью регенерировать и восстанавливать свои сердца после повреждения. Новое исследование из Caltech и UC Berkeley определило сеть генов, управляющую этой способностью, и даёт подсказки о том, как человеческое сердце однажды можно будет восстановить после повреждения, например, после сердечного приступа или в случаях врождённых пороков сердца.

Исследование стало результатом сотрудничества лабораторий Марианны Броннер, профессора биологии имени Эдварда Б. Льюиса в Caltech и директора Института Бекмана, и биолога развития Меган Мартик из UC Berkeley. Статья с описанием исследования опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Сердце состоит из множества различных типов клеток, таких как мышечные, нервные и клетки кровеносных сосудов. У рыбок данио около 12–15% этих клеток происходят из специфической популяции стволовых клеток, называемых клетками нервного гребня.

Лаборатории Броннер и Мартик изучали клетки нервного гребня и их ключевую роль в развитии на многих лабораторных моделях животных, включая рыбок данио и миног. У людей также есть аналогичные клетки нервного гребня, которые дают начало различным типам клеток почти в каждом органе тела — от клеток лицевого скелета до клеток нервной системы.

В новом исследовании команда обнаружила, что именно клетки сердца, происходящие из клеток нервного гребня, отвечают за организацию процесса восстановления в повреждённых сердцах рыбок данио. Когда эти клетки сердца, производные от нервного гребня, удаляли в экспериментах, сердца теряли способность к регенерации после повреждения.

Важно, что исследование определило сложную сеть генов, которая активируется во время регенерации. Эти гены, как выяснили исследователи, имеют решающее значение для нормального эмбрионального развития, затем инактивируются во взрослой жизни животного — но реактивируются, чтобы обеспечить регенерацию тканей.

Далее команда намерена изучить, как эти клетки реактивируют такие генетические программы, чтобы ответить на вопрос: какой сигнал запускает активацию этих генов после повреждения? В конечном итоге, эта работа может показать, способны ли люди активировать аналогичные гены, если получить тот же сигнал.

Команда Мартик в настоящее время использует технологию CRISPR — распространённый метод редактирования генов — на клетках человеческого сердца в лабораторных чашках, чтобы определить, можно ли реактивировать эти гены.