Аксолотли, мексиканские саламандры, обладают замечательными регенеративными способностями, отращивая целые конечности, органы и даже части своего мозга, предлагая понимание потенциальных достижений в области лечения человека.
Аксолотли очаровывают биологов уже более века благодаря своей способности идеально регенерировать утраченные части тела. Недавнее исследование в Nature показывает, что клетки аксолотля обладают «позиционной памятью», которая направляет отрастание. Эта память позволяет клеткам помнить свое местоположение в теле и восстанавливать недостающие структуры без шрамов и несоответствующих форм.
Клетки действуют так, как если бы у них был внутренний GPS, знающий их местоположение вдоль осей тела. Когда конечность теряется, клетки возле раны размножаются, образуя бластему, структуру, где клетки смешиваются и запоминают свои исходные позиции. Эта точная позиционная память позволяет клеткам беспрепятственно отрастить недостающую конечность.
В исследовании подчеркивается роль гена под названием Hand2 и сигнального белка под названием Sonic hedgehog в поддержании этой позиционной памяти. Клетки на задней стороне конечности производят Hand2, который активирует Sonic hedgehog при травме. Sonic hedgehog усиливает Hand2, укрепляя идентичность клеток.
Ученые смогли «взломать» эту систему, подвергнув клетки передней стороны воздействию Sonic hedgehog, заставив их принять идентичность задней стороны. Даже после того, как конечность снова выросла, эти перепрограммированные клетки сохранили свою новую идентичность на протяжении нескольких регенераций. Эта перезапись клеточной памяти работает более надежно спереди назад, явление, называемое «задним доминированием».
Понимание позиционной памяти может произвести революцию в заживлении ран и тканевой инженерии, позволяя врачам выращивать замещающие ткани, которые идеально соответствуют их окружению. Это может привести к заживлению без шрамов, точному восстановлению сложных ран и регенерации утраченных тканей с надлежащей интеграцией в системы организма.
Это исследование бросает вызов нашему пониманию памяти, показывая, что клетки по всему телу хранят воспоминания, закодированные в генах и белках. Эти клеточные воспоминания можно редактировать, предлагая новые возможности для регенеративной медицины. Исследование также связывает раннее развитие с регенерацией взрослых, показывая, как одни и те же молекулярные цепи перепрофилируются для отрастания конечностей.
Аксолотли, хотя и находятся под угрозой исчезновения в своей естественной среде обитания, по-прежнему бесценны для понимания регенерации. Их способность восстанавливать себя с точностью предлагает ценные уроки для раскрытия регенеративного потенциала человека. Это исследование приближает нас к революции в заживлении ран и тканевой инженерии, предоставляя пересаженным клеткам точные инструкции об их роли и местоположении.