Необычная внешность аксолотлей сделала их популярными героями игр, телешоу и брендов детских игрушек. Но их уникальность заключается не только в этом: эти земноводные обладают суперспособностью к регенерации утраченных конечностей и органов. Именно эта черта и привлекла внимание американских ученых. В результате они начали изучать молекулярные механизмы амфибии, отвечающие за быструю регенерацию. Особое внимание исследователей привлекла молекула, которая в перспективе может помочь заживлять человеческие раны и восстанавливать утраченные конечности.
Как сообщается в статье из журнала Nature Communications, ключевую роль в этом процессе играет ретиноевая кислота. Организм человека синтезирует ее из витамина А, получаемого с пищей, а также из косметических средств с ретиноидами для лечения акне. Эта молекула необходима для роста клеток, однако ее избыток во время беременности может вызвать серьезные нарушения развития плода.
У аксолотлей же ретиноевая кислота выполняет куда более сложную функцию. Биологи из Северо-Восточного университета обнаружили, что в основе регенерации лежит сигнальный градиент ретиноевой кислоты. Он позволяет разным концентрациям вещества по-разному действовать в разных частях тела. Например, в области плеча ее концентрация выше, чем в ладони. Когда аксолотль теряет конечность, ретиноевая кислота в плечевой области дает сигнал фибробластам (клеткам-регенераторам) и, по сути, задает им программу для выращивания новой.
Вид сверху на аксолотля в карантинном аквариуме. Левая передняя конечность животного находится в процессе регенерации после нападения. Источник: HTO/Wikimedia Commons
Данное открытие, как пишут сами исследователи, подтолкнуло их к экспериментам, которые они назвали «весьма в духе Франкенштейна». К примеру, добавив дополнительную порцию ретиноевой кислоты в область ладони аксолотля, им удалось вырастить копию конечности.
Важно отметить, что простая инъекция дополнительной дозы ретиноевой кислоты не позволит человеку восстановить утраченные части тела. Сейчас исследователи сосредоточились на изучении роли гена shox, являющегося сокращением от "short homeobox gene" (ген короткой гомеобоксной последовательности). Активация этого гена происходит каждый раз, когда усиливается сигнализация ретиноевой кислоты в организме аксолотля, что указывает на его участие в регенерации конечностей. Действительно, удаление гена shox из генома животного привело к формированию очень коротких конечностей при нормальном размере кистей.
Чтобы научиться применять эти знания в медицине, ученым предстоит выяснить, как именно взаимодействуют ретиноевая кислота и ген shox.
«Если мы найдём способ заставить наши фибробласты реагировать на эти регенеративные сигналы, то остальное они сделают сами, — говорит биолог и соавтор исследования Джеймс Монахан. — Ведь они уже „знают“, как формировать конечность: точно так же, как и у саламандры, они формировали ее в процессе эмбрионального развития».