Нейробиологам удалось нащупать механизм регенерации позвоночных. Оказалось, что сигнал «начать процесс» идёт по уже известному сигнальному каналу. Более того, удалось установить белки-включатели и выключатели процесса, что даёт ключ к управлению регенерацией тканей и органов.
Изучение рыбы-зебры, которая подобно ящерице умеет отращивать хвост, привело сотрудников Вашингтонского университета к пониманию механизма регенерации. Как сообщил в журнале Development за 21 декабря 2006 года руководитель работ доктор Рэндалл Мун, они фактически решили проблему регенерации крупных частей тела.
Ветеринаров и медиков давно привлекает вопрос о механизме восстановления рептилиями хвоста. Твёрдого ответа на этот вопрос пока не существует. Поэтому группа Муна подошла к проблеме с другой стороны – занялась изучением аналогичной регенерации у рыб.
Когда рыба-зебра теряет большой кусок хвостового плавника, он отрастает снова очень быстро, в течение недели. Между тем, хвостовой плавник рыбы – удивительно сложная часть тела. Его можно представить как аналог руки или ноги. Плавник содержит множество разнообразных типов клеток. Чтобы они имели возможность вырасти и образовать новый орган или часть тела, им требуется хороший дирижёр. Соответственно, должна существовать система из белков – включателей и выключателей процесса регенерации, а также синтезирующие эти белки гены.
Однако до сих пор в геноме млекопитающих таких генов найти не удалось. При этом многие клетки в теле человека постоянно обновляются – например, клетки кожи и крови.
При сильных ранениях могут восстанавливаться костная ткань и мышцы. Заменяются даже небольшие участки концов пальцев, которые состоят из различных тканей.
Лаборатория, возглавляемая доктором Муном, занимается исследованием межклеточных сигналов. В развитии эмбриона они имеют ключевое значение, так как все клетки должны образовать разные ткани и, следовательно, должны как-то узнавать о своём «предназначении».
Исследователи обнаружили, что известный у многих животных Wnt/Beta-катениновый сигнальный путь играет важную роль при регенерации тканей хвоста рыбы-зебры.
Этот путь включает и выключает регенерацию. Он также регулирует развитие тканей у эмбриона через активацию стволовых клеток именно в тех точках, где требуется рост.
Регенерация начинается с образования бластемы – небольшого бугорка клеток, служащего отправной точкой для роста новых тканей. Образование бластемы предшествует регенерации. Wnt/Beta-катениновый сигнальный путь управляет её образованием и развитием в ту или иную ткань.
В сигнальном пути участвуют две ключевые молекулы – «включатель» и «выключатель». Запущенная бета-катенином регенерация тканей ускоряется с помощью белка Wnt8, а белок Wnt5b прекращает её. А мутанты с отсутствующим белком Wnt5b отращивают новый хвостовой плавник с огромной скоростью.
Сотрудник доктора Муна Вейдингер пояснил: «Очень важно то, что ген Wnt5b может ингибировать регенерацию и у млекопитающих, включая человека. Таким образом, обнаружен механизм торможения регенерации, что делает возможным управление ею».
Правда, белка Wnt8 у млекопитающих нет. Однако, по словам доктора Муна, у людей есть свои гены, запускающие и выключающие рост и развитие и действующие через соответствующие сигнальные пути. А это означает, что медикам предоставляется возможность создать лекарства, регулирующие регенерацию тканей и (в будущем) органов или частей тела.
