Аксолотли отращивают себе утраченные конечности и органы. У людей для этого также есть все необходимое

Аксолотли - это земноводные, которые становятся половозрелыми и способными к размножению, не меняя при этом свою форму на форму взрослых особей. Эти необычные животные могут потерять любую свою часть тела и полностью ее восстановить, даже мозг и внутренние органы. Ученые выяснили, что человеческий организм также имеет все необходимое, чтобы иметь возможность отрастить потерянную конечность, пишет Popular Mechanics.

Так, молекулярный биолог Джеймс Монаган из Северо-Восточного университета сделал прорыв, который позволил определить движущую силу регенерации. Так называемая позиционная память означает, что аксолотли понимают, ему нужно отрастить только потерянный палец или целую руку. Основной механизм регенерации позвоночных уже был известен. Однако Монаган обнаружил, что начинается этот процесс с ретиноевой кислоты и фермента CYP26B1, который расщепляет ретиноевую кислоту. Оба эти вещества содержатся и в организме человека.

Просто аксолотли могут использовать их по-разному. Большие конечности в проксимальных участках, ближе к телу, такие как руки, содержат больше ретиноевой кислоты и меньше CYP26B1. А в меньших участках, удаленных от тела, таких как кисти рук, ретиноевой кислоты меньше, а CYP26B1 больше.

"Регенерирующие конечности сохраняют свою проксимально-дистальную (PD) позиционную идентичность после ампутации. Эта позиционная идентичность генетически кодируется генами PD-паттернирования, которые дают указание бластемным клеткам регенерировать соответствующий PD-сегмент конечности", - заявил Монаган и его команда в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Communications.

Когда аксолотль теряет конечность, ретиноевая кислота синтезируется в среднем слое кожи и распространяется к зачатку этой конечности. Это помогает генерировать фибробласты - регенеративные клетки аксолотлей, которые у людей являются клетками соединительной ткани. Фибробласты образуют бластему, или клетки-предшественники конечностей, которые затем растут и дифференцируются, чтобы воссоздать конкретно отсутствующую конечность. Бластема отражает поведение зачатков конечностей, которые растут по мере развития эмбриона. При этом как в эмбрионах, так и во взрослых аксолотлях, получивших травмы, между стволовыми клетками в бластеме и другими клетками в зародышевой конечности происходит обмен информацией о положении, чтобы обеспечить регенерацию соответствующих тканей там, где они должны расти.

Ген Hoxa13 активирует CYP26B1, который расщепляет ретиноевую кислоту там, где она не нужна, и использует ее для создания шаблона регенерирующей конечности. Это расщепление определяет, сколько ретиноевой кислоты находится в месте ампутации, а следовательно, и положение и структуру конечности, которая отрастает. Более высокие уровни ретиноевой кислоты активируют ген Shox - транскрипционный фактор, который дает указания по производству белка, регулирующего деятельность других генов и участвующего в формировании скелета.

Как выяснил Монаган, нарушение этого процесса может привести к таким дефектам, как аномалии скелета. Повышение уровня ретиноевой кислоты в руке аксолотля привело к тому, что у него выросла не просто другая, а совершенно новая рука. Удаление Shox с помощью CRISPR-Cas9 привело к появлению нормальных рук, но коротких и с костями, которые не затвердели должным образом. Это также происходит у людей с мутациями Shox.

Особенно удивительным у аксолотлей является то, что они восстанавливают конечность точно такой же, как она была до ампутации. Некоторые другие восстанавливающиеся животные, например ящерицы, могут отрастить конец отсутствующего хвоста, но в более простой форме, чем оригинальный.

Чтобы перенести эту способность на людей, нужно провести еще много исследований, но материалы для этого есть. В ближайшем будущем может стать возможным даже заживление ран без рубцов. Чтобы это будущее стало реальностью, исследователи должны выяснить, что происходит внутри бластемных клеток во время регенерации и на какие части этих клеток действует ретиноевая кислота.

"Если мы сможем найти способы заставить наши фибробласты реагировать на эти регенеративные сигналы, то они сделают все остальное. Они уже знают, как создать конечность, потому что, как и саламандра, они делали это во время развития", - отметил Монаган в пресс-релизе.

Ранее сообщалось, американская биотехнологическая компания LyGenesis начала клиническое испытание инновационного метода разработки "альтернативной" печени для людей, у которых отказывает собственная и которым по разным причинам не могут пересадить донорскую - в основном такое случается из-за дефицита донорских органов. "Минипечень" выращивают в лимфатическом узле в верхней части живота пациента с печеночной недостаточностью .