Медузы вида Cladonema размером примерно с ноготь на мизинце могут регенерировать ампутированное щупальце за два-три дня, но как они происходит? Регенерация функциональных тканей у разных видов, включая саламандр и насекомых, зависит от способности образовывать бластему — скопление недифференцированных клеток, которые могут восстанавливать повреждения и превращаться в недостающие ткани и органы.
Медузы способны регенерировать потерянные щупальцы всего за несколько дней
Исследовательская группа Токийского университета обнаружила особый вид клеток, которые позволяют медузам восстанавливать потерянные щупальцы за 72 часа. Эти клетки появляются в месте повреждения и помогают сформировать бластему, из которой и формируется восстановленный орган.
Медуза Cladonemapacificum демонстрирует щупальцы, способные прочно регенерировать после ампутации. Sosuke Fujita, The University of Tokyo
Понимание регенерации у медуз может помочь запуску аналогичных клеточных механизмов и у человека.
Медузы, наряду с другими стрекающими, такими как кораллы и морские анемоны, обладают способностями к регенерации, но то, как они формируют критическую бластему, до сих пор остается загадкой.
Исследовательская группа из Токийского университета обнаружила, особый вид клеток — стволоподобные пролиферативные, которые активно растут и делятся, но еще не дифференцируются в определенные типы клеток. Эти клетки появляются в месте повреждения и помогают сформировать бластему.
«Важно, что эти стволоподобные пролиферативные клетки в бластеме отличаются от резидентных стволовых клеток, локализованных в щупальцах», — говорит соавтор работы Юичиро Накадзима, преподаватель Высшей школы фармацевтических наук Токийского университета. «Пролиферативные клетки, специфичные для восстановления, в основном способствуют формированию эпителия — тонкого внешнего слоя — вновь сформированного щупальца».
По словам Накадзимы, резидентные стволовые клетки, существующие внутри щупальца, отвечают за создание всех клеточных линий во время гомеостаза и регенерации, то есть они поддерживают и восстанавливают любые клетки, необходимые в течение жизни медузы. А вот пролиферативные клетки, специфичные для восстановления, появляются только в момент повреждения.
Резидентные стволовые клетки (зеленые) и пролиферативные клетки, специфичные для репарации (красные), способствуют регенерации щупалец.
«Вместе резидентные стволовые клетки и пролиферативные клетки, специфичные для репарации, обеспечивают быструю регенерацию функционального щупальца в течение нескольких дней», — говорит Накадзима. Он отмечает, что медузы используют свои щупальца для охоты и питания.
По словам соавтора работы Сосуке Фудзиты это открытие помогает понять, чем образование бластемы различается у разных групп животных.
Регенерация у медуз и саламандр
Через 72 часа после ампутации регенерирующее щупальце Cladonema полностью функционально восстанавливается
«В этом исследовании наша цель состояла в изучении механизма образования бластемы. Мы исследовали щупальце книдарии Cladonema в качестве регенеративной модели у животных, которые не формируют двустороннюю (лево-прававую) симметрию во время эмбрионального развития», говорит Фудзита. Он поясняет, что эта работа может дать понимание с эволюционной точки зрения.
Саламандры, например, — двусторонние животные, способные к регенерации конечностей. Их конечности содержат специализированные стволовые клетки, по-видимому, действует аналогично пролиферативным клеткам, специфичным для восстановления, наблюдаемого у медуз.
Клеточное происхождение пролиферативных клеток, специфичных для восстановления, наблюдаемого в бластеме, остается неясным, и исследователи говорят, что доступные в настоящее время инструменты для изучения происхождения недостаточны, чтобы выяснить источник этих клеток.
«Было бы важно использовать генетические инструменты, которые позволят отслеживать определенные клеточные линии и манипулировать ими у Cladonema», — говорит Накадзима. — «В конечном счете, понимание механизмов образования бластемы у регенеративных животных, включая медуз, может помочь нам идентифицировать клеточные и молекулярные компоненты, которые в перспективе помогут и регенеративным способностям человека».