TRACS задают тон в регенерации плоских червей
Плоский червь Schmidtea mediterranea обладает поразительной способностью к регенерации: может восстановить целый организм из крошечных фрагментов ткани размером до 1/279й части животного.
Исследование, опубликованное 2 сентября 2021 года в Nature Cell Biology лабораторией Алехандро Санчеса Альварадо из Института медицинских исследований Стоуэрс, дает первые ответы на вопрос, какие типы клеток регулируют этот процесс.
Глобальный взгляд на регенерацию
Ученые впервые показали, что на ампутацию транскрипционно реагируют все три зародышевых листка (мускулатура, эпидермис и кишечник) Schmidtea mediterranea. В процесс вовлечены как ткани вблизи места ранения, так и удаленные от него.
Для этого исследователи применили метод одноклеточного секвенирования SplitSeq. Они получили почти 300 000 транскриптомов отдельных клеток из восьми разных тканей и компартмента стволовых клеток, сравнивая регенерирующих и нерегенерирующих животных.
Открытие TRACS
Анализ выявил пять типов клеток из всех трех зародышевых листков, которые временно меняли свою транскрипционную активность после ампутации. Нокдаун генов, обогащенных в этих клетках, показал, что все они по-разному и в разное время вносят вклад в регенерацию.
Особенно неожиданным стало открытие редких клеточных состояний, индуцированных во время регенерации всего тела, — транзиторных активирующих регенерацию клеточных состояний (TRACS). Также выяснилось, что кишечник важен как для поддержания стволовых клеток, так и для регуляции ремоделирования тканей после ампутации.
Роль кишечника
После ампутации кишечник меняет свою функцию, начиная утилизировать материал из отмирающих клеток организма и превращать его в новые здоровые клетки для регенерирующего червя. Это логично, так как при серьезном повреждении червь теряет способность питаться, и рост должен обеспечиваться внутренними ресурсами.
Значение исследования
Эта работа впервые дает глобальную карту того, какие клетки и как создают сигнальную среду, стимулирующую стволовые клетки к созданию новой ткани.
Многие охарактеризованные гены (например, в кишечнике) также вовлечены в уклонение от иммунного ответа при раке или в заживление ран. Понимание того, как неклеточные состояния и типы тканей помогают создавать эту среду, может в будущем указать на новые мишени — для стимуляции регенерации там, где она ограничена, или для подавления нежелательного роста, как в случае опухолей.
«Теперь, когда у нас есть карта, мы можем выяснить, как клетки общаются друг с другом, что они делают и как они это делают», — заключает ведущий автор работы Блэр Бенхэм-Пайл.