Генетики научили обычных червей отращивать голову заново

Плоские черви планарии долгое время вдохновляли биологов на исследования регенерации конечностей. Поставив массу интересных экспериментов, учёные определили, что многие из этих червей способны после ампутации вырастить заново голову и даже восстановить воспоминания.

Однако представители родственного вида Dendrocoelum lacteum, они же молочно-белые планарии, отращивают голову, только если большая часть их тела оказывается невредимой.

Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики общества Макса Планка (Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics) обнаружили молекулярный выключатель, который контролирует прохождение информации между клетками. Отключив этот сигнальный путь, биологи увидели, что молочно-белые планарии смогли регенерировать собственную голову так, как не сумели бы без генетической модификации.

"Восстанавливать утраченные конечности умеют немногие из животных. Кролики этого делать не могут, лягушки тоже, а планарии и рыбки данио-рерио — настоящие мастера регенерации", — рассказывает ведущий автор исследования Йохен Ринк (Jochen Rink).

Понимание того, как можно управлять этим молекулярным выключателем, привело бы учёных к разработке новых методик в регенеративной медицине. Таким образом, однажды люди смогут рассчитывать на то, что утраченные конечности можно будет без особого труда вернуть себе обратно.

"После обнаружения молекулярного выключателя в геноме у молочно-белых планарий мы стали на шаг ближе к этим возможностям. Самое интересное, что нам удалось изменить генетическую схему червей таким образом, что они стали использовать свой регенеративный потенциал на полную мощность", — рассказывает доктор Ринк.

Как правило, учёные используют для своих экспериментов плоских червей вида Schmidtea mediterranea: если разрезать одного червя на 200 кусочков, то появятся 200 новых червей. Молочно-белые планарии являются близкими родственниками этих созданий, а потому исследователям стало интересно, что же препятствует полноценной регенерации у некоторых видов плоских червей.

Изучая геномы, биологи уделили особое внимание так называемого сигнальному пути Wnt, который передаёт информацию между клетками. Ринк и его коллеги ингибировали сигнал пути Wnt и заставили клетки планарии "думать", что переключатель был неактивен.

Результат не заставил себя ждать: отрезав большую часть тела от хвостовой части D. lacteum, учёные увидели, как голова за пару недель отросла от небольшого обрубка хвоста. Об этих результатах немецкие биологи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Восстановление головы вместе с мозгом, глазами и всеми связями нейронов — очевидно, дело непростое. Но теперь мы видим, что это вполне реально. Как выяснилось, регенерационные эффекты управляются не сотней различных переключателей, а всего одним сигнальным путём", — заключает Ринк в пресс-релизе.

Пока биологи не могут точно ответить на вопрос, применимы ли такие манипуляции к людям. Организм человека куда сложнее, да и многие процессы проходят в нём по-другому. Однако раскрытие секрета планарий — важный первый шаг на пути понимания возможных вариантов.