Помогут ли результаты секвенирования генома тритона вырастить конечности человека?

Способность некоторых животных к регенерации тканей считается древним свойством многоклеточных организмов. Однако недавно проведенное секвенирование генома тритонов наводит на мысль, что способность этих животных к восстановлению частей тела возникла относительно недавно.

Будучи внешне хрупким и миниатюрным, восточноамериканский тритон Notophthalmus viridescens обладает способностями к тканевой инженерии, значительно превосходящими таковые самых продвинутых биотехнологических лабораторий. Тритон может восстанавливать поврежденные ткани, в числе которых сердечная мышца, компоненты центральной нервной системы и даже хрусталик глаза.

Ученые надеются, что эти способности генетически заложены (хоть и в скрытой форме) во всех животных, включая млекопитающих, а потому могут быть использованы в регенеративной медицине. К примеру, мыши способны восстанавливать миоциты после повреждения сердца [1].

Исследования геномов тритонов, проведенные Томасом Брауном (Thomas Braun) из Института Исследования Сердца и Лёгких им.Макса Планка в Бад-Нойхайме (Max Planck Institute for Heart and Lung Research, Германия) и его коллегами, позволяют предположить, что, видимо, все не так просто.

Попытки проанализировать геном тритонов тем же способом, что и геном человека, мыши и дрозофилы, оказались затруднены в связи с гигантским размером генома амфибий, в десять раз превышающим геном человека. Тогда Браун и его коллеги обратили внимание на транскриптом клетки (участки генома, с которых идет транскрипция в процессе экспрессии генов), и с помощью трех аналитических методик скомпилировали данные.

Исследовательская группа создала первый каталог РНК-транскриптов, экспрессирующихся в организме N. viridescens, как в первичных, так и в восстановленных тканях сердца, конечностей, глаз – как эмбрионов, так и головастиков.

В результате ученые обнаружили более 120 тыс. транскриптов РНК, из которых, по их оценкам, 15 тыс. кодируют белки. Из них 826 транскриптов оказались уникальными для тритона. Более того, для некоторых последовательностей была отмечена разница в уровне экспрессии в первичных и восстановленных тканях. Результаты исследования опубликованы в журнале Genome Biology [2].

Современный или предковый?

Полученные данные стали аргументом в пользу того, что способности к регенерации у тритона возникли относительно недавно, рассказывает Джереми Брокс из Университетского Колледжа Лондона (University College London), чье исследование представило первое доказательство того, что в восстановленных тканях саламандр синтезируются белки, не найденные в других позвоночных [3].

«Я больше не верю, что это предковая программа, ожидающая «пробуждения, - делится Брокс, - Однако я верю в возможность добиться успеха в регенерации тканей млекопитающих в большей степени благодаря урокам, полученным из исследований на тритонах».

«Говорить о том, является ли эта способность древней или недавно возникшей, слишком категорично, - поясняет Элли Танака (Elly Tanaka) из Центра Восстановительной Терапии в Дрездене (Center for Regenerative Therapies, Германия), - Правда где-то посередине. Может оказаться, что регенерация является древним свойством, однако у тритонов сформировалась видоспецифичная приспособленность, позволяющая им обрести столь впечатляющие восстановительные способности по сравнению с другими позвоночными».

По мнению Танака, ученым не мешало бы поискать больше «серых зон» в возможностях применения регенеративных способностей тритонов (и других животных, например, рыб). Вместо того чтобы фокусироваться на впечатляющем, но, возможно, невероятном сценарии, согласно которому на месте ампутированной конечности может вырасти новая, исследователям следует обратить внимание на более вероятные возможности, такие как улучшение заживления шрамов и ожогов или повышение скорости регенерации органов.

Восточноамериканский, или краснопятнистый тритон, возможно, приобрел способность к восстановлению органов и конечностей относительно недавно (MARTIN SHIELDS/SCIENCE PHOTO LIBRARY).

По материалам NatureNews

Оригинальная статья:
Nature doi:10.1038/nature.2013.12479

Литература:
1. Senyo, S. E. et al. Nature 493, 433–436 (2013).
2. Looso, M. et al. Genome Biol. 14, R16 (2013).
3. Garza-Garcia, A. A., Driscoll, P. C. & Brockes, J. P. Integr. Comp. Biol. 50, 528–535 (2010).