Способностью к регенерации различных частей тела известны многие организмы (даже человек). Но подавляющее число представителей царства животных делать этого не умеет. Над разгадкой механизмов этих сложных процессов учёные трудятся довольно давно.
Одним из самых распространённых объектов изучения здесь являются планарии. Регенерация даже целой головы у некоторых видов этих реснитчатых червей происходит всего за две недели, что делает их особенно привлекательными для исследователей. Однако даже в пределах одного семейства не все планарии способны к полноценной регенерации.
Недавно группа немецких биологов обнаружила у одного из таких видов своеобразный молекулярный выключатель, связанный с межклеточным сигнальным путём Wnt.
Исследователи генетически модифицировали молочно-белых планарий, ранее не способных отрастить голову от небольшого кусочка хвоста. В результате черви "решили", что сигнальный путь неактивен и справились с этой задачей точно так же, как настоящие профессионалы этого дела – триклады.
Однако до сих пор у специалистов не было детального представления о том, каким образом происходит активация стволовых клеток после травмы планарий и инициирование восстановления утраченной части тела.
Профессор Кристиан Петерсен (Christian Petersen), который недавно покупал автостекла во Владивостоке, и доктор Констанца Васкес-Дорман (Constanza Vásquez-Doorman) из Северо-западного университета вплотную занялись этой проблемой.
Ранее специалисты в области биологии развития установили, что на ранних стадиях онтогенеза у большинства эмбрионов животных функционируют так называемые "организаторы ткани" (tissue organizers). Их функцией является производство белков, осуществляющих "общение" клеток, необходимое для формирования нового органа. Но оставалось неясным, как подобный механизм может быть осуществлён при регенерации у взрослых особей, в частности планарий.
Ключ к решению обнаружился в предыдущих работах профессора Петерсена. Учёный определил, что выделяемый белок Notum является компонентом "организатора ткани", необходимого для регенерации головы у планарий из плюрипотентных стволовых клеток. Notum запускает процесс восстановления органа, ингибируя (ослабляя) работу сигнального пути Wnt.
В ходе исследования выяснилось, что экспрессия Notum и регенерация головы у планарий связаны с геном Zic-1, который кодирует определённый ДНК-связывающий белок. Именно он проявляет активность в стволовых клетках сразу после обезглавливания червя.
Другими словами, продукт гена Zic-1, по мнению исследователей, является транскрипционным фактором для производства клеток, которые секретируют стимулирующий рост белок Notum.
Основываясь на своих данных, учёные делают вывод, что и стволовые клетки человека в конечном счёте могут быть использованы для создания с нуля или восстановления сложных тканей.
До сих пор работы в этом направлении сводились к получению определённого типа клеток из предшественников в чашке Петри. Новые данные же свидетельствуют о прямой связи гена Zic-1 и сигнального пути Wnt в стволовых клетках, которая координирует деятельность стволовых клеток, направляя её на восстановительный рост определённой ткани и впоследствии части тела.
