У млекопитающих общие генные пути, которые позволяют рыбкам данио вырастить новые глаза

Работая с рыбами, птицами и мышами, исследователи Johns Hopkins Medicine сообщают о новых доказательствах того, что естественная способность некоторых животных восстанавливать нейроны не отсутствует, а вместо этого инактивируется у млекопитающих. В частности, исследователи обнаружили, что некоторые генетические пути, которые позволяют многим рыбам и другим хладнокровным животным восстанавливать специализированные нейроны глаза после травмы, присутствуют и у млекопитающих, но отключены, блокируя регенерацию и заживление, по информации сайта mzhost.ru.

Описание исследования, опубликованное в журнале Science 1 октября, предлагает лучшее понимание того, как гены, контролирующие регенерацию, сохраняются у разных видов, а также как они функционируют. Это может помочь ученым разработать способы выращивания клеток, потерянных из-за наследственной слепоты и других нейродегенеративных заболеваний.

«Наше исследование в целом показывает, что у млекопитающих, в том числе и у человека, есть потенциал к регенерации, но некоторое эволюционное давление отключило его», - говорит Сет Блэкшоу, доктор философии, профессор нейробиологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. «Фактически, регенерация, кажется, является статусом по умолчанию, и потеря этой способности произошла в нескольких точках эволюционного дерева», - говорит он.

Для исследования команда Блэкшоу сосредоточилась на поддерживающих клетках задней части глаза. У рыбок данио, стандартной лабораторной модели, чей геном четко определен, эти клетки, известные как глия Мюллера, реагируют и восстанавливают светочувствительную сетчатку, выращивая новые клетки в центральной нервной системе, называемые нейронами. Помимо отрастания тканей глаза, рерио рерио рерио рерио рерио рерио рерио распространяется на другие части тела, включая плавники, хвосты и некоторые внутренние органы.

По словам Блэкшоу, сетчатка является хорошим полигоном для тестирования генетической активности, поскольку она содержит структуры, общие для других клеток нервной системы. Более того, в предыдущих исследованиях ученые обнаружили, что генетические сети в сетчатке хорошо сохраняются у разных видов, поэтому возможны сравнения между рыбами, птицами, мышами и даже людьми.

Для новых экспериментов исследователи из Джона Хопкинса создали повреждения сетчатки у рыбок данио, кур и мышей. Затем они использовали мощные микроскопы и ранее разработанный инструмент для картирования генов, чтобы наблюдать за реакцией поддерживающих клеток глии Мюллера.

По словам Блэкшоу, команда была удивлена, обнаружив сразу после травмы, что клетки каждого из трех видов вели себя одинаково: они вошли в «активное состояние», характеризующееся активацией определенных генов, некоторые из которых контролируют воспаление.

Это активное состояние, говорит Блэкшоу, в первую очередь помогает сдерживать травму и посылать сигналы клеткам иммунной системы для борьбы с чужеродными захватчиками, такими как бактерии, или для очистки поврежденных тканей.

Однако дальше этого шага ответы видов разошлись.

У рыбок данио активная глия Мюллера начала включать сеть факторов транскрипции, которые контролируют, какие гены «включены» и «выключены». В текущем эксперименте факторы транскрипции NFI активировали гены, которые связаны со зрелостью клеток, переводя клетки глии Мюллера обратно во время развития в более примитивное состояние, что затем позволяет им развиваться во множество различных типов клеток. Затем мюллерова глия «дифференцировалась» в новые клетки, чтобы заменить те, которые были потеряны в результате повреждения.

Напротив, исследовательская группа обнаружила, что цыплята с поврежденной сетчаткой активируют только некоторые из «переключателей контроля генов» фактора транскрипции, которые включены у рыбок данио. Таким образом, у цыплят гораздо меньше возможностей для создания новой глии Мюллера и других нейронов в глазу после травмы.

Наконец, исследователи изучили реакцию мышей на травмы. Мыши разделяют подавляющее большинство своей ДНК с людьми, и их глаза похожи на человеческие. Исследователи обнаружили, что поврежденная глия Мюллера у мышей оставалась в первом «активном» состоянии в течение нескольких дней, намного дольше, чем 8–12 часов, в течение которых рыбки данио находятся в этом состоянии, и при этом так и не приобрела способность создавать новые нейроны.

Мюллерова глия у всех трех видов также экспрессирует высокие уровни факторов транскрипции ядерного фактора I (NFI), но быстро выключает их после травмы. У мышей, однако, гены NFI снова включаются вскоре после этого и активно блокируют образование нейронов мюллеровской глией.

К своему удивлению, по их словам, исследователи обнаружили, что те же гены, которые позволили клеткам рыбок данио регенерировать, были «примированы и готовы к работе» в глазе мыши, но что «включенный» фактор транскрипции никогда не активировался. Вместо этого факторы NFI активно блокируют регенеративный потенциал клеток.

Блэкшоу подозревает, что животные с более высоким потенциалом развития заболеваний головного мозга и других неврологических тканей, возможно, в течение эволюционного периода утратили эту способность защищать и стабилизировать другие клетки мозга. «Например, мы знаем, что определенные вирусы, бактерии и даже паразиты могут заразить мозг. Если позволить инфицированным клеткам мозга расти и распространять инфекцию по нервной системе, это может иметь катастрофические последствия», - говорит Блэкшоу.

Теперь, имея более подробную карту клеточного ответа на повреждение и повторный рост нейронов, ученые могут найти способ активировать регенеративные способности, скрытые в ДНК человека, говорит Блэкшоу.

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=9mooOuYbd6c&feature=emb_logo