В КНР нашли ключ к регенерации костей в рогах оленя
Ученые выявили принципиальное различие в клетках регенерации конечностей у млекопитающих и низших позвоночных.
Китайские ученые раскрыли тайну того, как олени регенерируют свои рога каждый год, и считают, что однажды это может стать ключом к восстановлению человеческих костей. Олени — единственные млекопитающие, способные полностью регенерировать целый орган — рога, которые могут отрастать с феноменальной скоростью 2,75 см в день.
Многие позвоночные низшего порядка сохранили эту способность — аксолотли многократно регенерируют сложные конечности, такие как ноги, — но млекопитающие в значительной степени утратили эту способность.
Ли, профессор Чанчуньского научно-технического университета, сказал, что регенерация требует времени, что делает ее невыгодной как для хищников, так и для травоядных, и постепенно исчезла в процессе эволюции. Ученые провели многочисленные исследования оленьих рогов, надеясь раскрыть механизм отрастания и применить результаты в регенеративной медицине. Долгое время они считали, что процесс будет таким же, как и у низших позвоночных. Но после 40 лет исследований Ли теперь уверен, что механизм регенерации органов у млекопитающих отличается, благодаря исследованию.
Ли и его коллеги проанализировали более 74 000 клеток, охватывающих критические стадии регенерации рогов, и создали атлас отрастания рогов из одной клетки. Они обнаружили группу клеток, называемых PMC, которые, как считается, имеют решающее значение для регенерации конечностей у лягушек и саламандр, в изобилии присутствуют в рогах оленей, а также в кончиках пальцев мышей. Тем не менее, исследователи также обнаружили, что PMC в тканях, образующих рога, были сформированы совершенно другим процессом, чем у позвоночных низшего порядка, согласно исследованию.
При регенерации конечностей аксолотлей клетки формируются в процессе, называемом дедифференцировкой, при котором они становятся менее специализированными и возвращаются к более ранней стадии развития. Напротив, PMC постоянно присутствовали в тканях, образующих рога, заявили ученые из Северо-Западного политехнического университета, Чанчуньского научно-технического университета, Четвертого военно-медицинского университета и Цзилиньского сельскохозяйственного университета.
Ученые также наблюдали подтип PMC, названный PMC4, через пять дней после отливки рогов. По словам исследователей, эти клетки имели высокую экспрессию нескольких генов, которые поддерживают регенерацию и связаны с развитием хрящей и конечностей. Исследование обнаружило клетки с похожей экспрессией генов на кончиках пальцев мыши, но не на конечностях аксолотля.
Эти результаты указывают на потенциальное существование клеточной популяции у млекопитающих, которая необходима и специфична для регенерации придатков млекопитающих,пишут авторы.
Ученые назвали популяцию клеток PMC4 «клетками-предшественниками бластемы рога» (ABPC) и заявили, что они имеют решающее значение для процесса регенерации. Ли отметил, что команда будет продолжать искать факторы, которые могут вызвать дифференцировку клеток культи конечности в ABPC-подобные клетки, заставляя их экспрессировать ключевые характерные гены, выявленные в исследовании, с конечной целью достижения регенерации конечностей.