Zelené bílkoviny odhalil tajemství znovuzrození mloků

Nové poznatky končetiny otraschivaniya učil vědec mexické axolotl (Ambystoma mexicanum). Tento tvor - jeden z nejvýraznějších příkladů sebeléčení v živočišné říši.

Co je ocas, stejně jako některé ještěrky: axolotl úspěšně roste nový, plně funkční noha namísto být odříznuty, pečlivě obnovovat všechny kosti, každý sval, kůže, cévy, nervová vlákna ... To trvá jen tři týdny. Poškozené plíce nebo míchy mají také údaje mloky (a řada dalších), po rekonstrukci nádherné. A jizvy zůstanou. Že by nám to.

Již dlouhou dobu je známo, že pro obnovení těleso začíná vzhledu blastema - s nádory jako shluky buněk, které pak proliferují a zase do různých tkání. Tyto nové buňky jsou generovány normálních buněk na místě poranění, ale blastema buněk - nediferencovaných. Nicméně, oni nějak vědět, co pak zase. Takže místo toho přišel o nohy v žádném případě nesmí objevit ocas. Tento kontrolní systém - skutečnou záhadou, závoj tajemství, nad kterým zrušila nové experimenty.

Obecné schéma experimentů: transgenní zvířata syntetizovat fluorescenční protein ve všech svých tkáních. Vědci se zajímají o typu buněk z instance transplantovaného normální zvířata, který je pak odříznut končetinu. Po absolvování končetiny blastema roste stupeň znovu, a fluorescenční markery umožňují zjistit, - v tom, jaký typ buněk transplantovaných stát "cizinci" (Foto: Martin Kragl et.al.).

Dříve, biologové domnívali, že blastema buňky - pluripotentní, to znamená, že každý z nich může být kožní buňky, svalová tkáň, a tak dále, což vede k růstu určité tkáně. Tým výzkumníků z Německa a Spojených států, které zveřejnila článek v Nature, ukázala, - tento pohled je chybné.

"Všichni, včetně nás, chtěli vědět, jak dospělý tkáňové buňky přeprogramovat, aby se tyto kmenové buňky blastema, - říká jeden z vedoucích autorů nové práce Elly Tanaka (Elly Tanaka), Profesor Centra pro regenerativní terapie v Drážďanech. Odpověď překvapila nejen jinými výzkumníky, ale i její velmi (foto CRTD).

Chcete-li zjistit jemnosti regeneraci, výzkumníci zavedl gen zodpovědný za syntézu zelený fluorescenční protein (známý "Nobel GFP"tak důležitý pro podvodní organismů) v Axolotl.

Další biologové zase odebrány z transgenních zvířat nebo jiné buňky a je představila nemodifikovaných mloky v oblasti budoucího poranění. A protože genetická informace o GFP přetrvávaly ve všech buňkách - potomků buněk vypůjčených, jejich pozice v lidském těle, včetně - v nově pěstované těle může být přesně sledována.

Tedy otevřel nádherný tajemství.

Blastema buňky - nejsou totožné, ačkoli ještě nejsou buňky různých tkání. Ale pamatujte - ze kterého buňky došlo, a tím i bývalí svalové buňky produkují pouze svaly, nervy buňky - nové nervové buňky pokožky - kůže a tak dále (s několika výjimkami, z nich - viz níže).

"Mnoho lidí má dojem, že tyto stejné buňky blastema byli všichni jedna a ta samá"- říká Tanaka. Nicméně, to se stalo, že blastema - není homogenní buněčné hmoty a akumulace progenitorů generovaných různých tkání, které zase vedou ke každému z jejich specifické tkáně.

To znamená, že bez ohledu na jevišti blastema Tyto kmenové buňky jsou v podstatě liší v průběhu celého procesu regenerace.

Opět zvýšila končetiny dříve vypůjčené Schwannových buněk nesoucích gen GFP množit a množit se přesně podél nervových vláken, vytvářet jejich membrány. A kromě toho, žádný jiný zdroj tkáňových buněk nemají proměnit Schwanna (foto D.Knapp / E.Tanaka).

Zejména pokusy ukázaly, že Schwannovy buňky (tvořící ochrannou vrstvu z periferních nervů) získané perličky obojživelníků z transgenních kopií (a proto - svítí zeleně), po kroku, pokud se pluripotentních kmenových buněk (jak se dříve myslelo) vytvářet dospělý znovu nohy pouze Schwannových buněk.

Výjimku tvoří vnitřní vrstvu kůže, kožní buňky, kde může první kontaktovat nové končetiny buňky chrupavky (a migrovat do správné polohy) nebo šlacha buňky. Ale svaly, například, že se nestanou.

Bývalý blastema do svalových buněk v nových zvířecích končetin se stávají buňky kůže nebo chrupavky, buňky chrupavky - nestane sval, a tak dále - vysvětlit biologové jsou otevřené. Stejně jako jakékoliv jiné, než Schwannových buněk buňky nediferencované přechodná fáze, Schwannovy buňky nezapínejte v novém těle.

Tento výsledek je v souladu s předchozí údaje získané výzkumní pracovníci sami. Ellie zejména již ukázáno, že jediný svalových vláken v regenerované končetiny se mohou vztahovat na různé typy buněk. To vedlo vědce, aby se divit, jaký druh složitého přeprogramování povahou jde v těchto buňkách?

Ale ukázalo se - no hloubkové přeprogramování tam a všechno je mnohem jednodušší a elegantnější. Předchozí studie používají mnohem méně přesné metody sledování pohybu buněk, zejména barviva, které by mohly "uniknout" do jiných buněk - jak autoři vysvětlují nové zkušenosti své předchozí chyby.

Axolotl, zejména mexické zde znázorněno, jak jsou získány z dospělých ambistomy, často nalezený v akváriích. Tito obojživelníci jsou chováni v mnoha zemích (fotografie wikipedia.org, Grzegorz Z., Dot Stasny, Andrew Malý, chinabreed.com, patries71/flickr.com).

Vědci také zjistili, že některé buňky, pamatovat nejen svou identitu, ale také postavení těla. Buňky chrupavky, například, si uvědomit, že oni tvoří rameno před nebo spodní část končetiny a přejít na stejný v novém těle, zatímco všechny buňky schwann bez rozdílu jen přesunout na jakékoli místo, kde je jich zapotřebí.

Tanaka říká, že tato práce vyvolá zásadní posun v uvažování o požadavcích na regeneraci. Vysvětluje, proč mloci mohou regenerovat končetiny, ale lidé tam, vysvětluje: "Hypotéza, že bylo Salamandři může výrazně změnit identitu buňky",

Ale ve skutečnosti, jejich buňky nikdy ztratit jejich "identita"- vyplývá z nových experimentů - naopak se zdá být použity mloky "omezený" na jejich schopnost kmenových buněk z specifických tkání, které jsou schopné generovat pouze určitou část nové končetiny.

Regenerované končetin mloci. Schwannovy buňky fluoreskují zeleně, což ukazuje, že jsou obklopeny nervů (červená). V jiných buňkách (modré), tento zolonogo protein není pozorován, a tak Schwannovy buňky nejsou převedeny na jiné buněčné typy (foto D. Knapp / E. Tanaka).

Tanaka poukazuje na to, že lidé mají také kmenové buňky z konkrétních tkání, které nahradí odpovídající typy tkání. Pouze máme takové léčení je pomalý. "Mloci se něco mnohem složitější, než jsme schopni udělat lidské kmenové buňky"- happy učenec.

Takže zvýšení lidské buňky k regeneraci, nemusí vyžadovat takovou radikální krok, jako je transformace buněk do pluripotentních než soupeří zabývá mnoho vysokých škol a zařízení, což ukazuje, občas ohromující výsledky.

Ale teď se zdá, že povaha patentu neposkytuje výnos "buněčný clock" Na tolika ustupuje a nastává jen malý "odskok", A tento proces je více jako experimenty s přímé přeprogramování Některé typy buněk do jiné, obcházet pluripotentní jeviště.

Nahoře: distribuce Schwannových buněk ve 3., 7., 18. a 25. den po amputaci. Spodní: různé značky a zobrazovací metody umožňují vědci zřetelně oddělit jeden od ostatních buněčných typů (foto Martin Kragl a kol).

Alejandro Sanchez Alvarado (Alejandro Sanchez Alvarado), Výzkumný pracovník na University of Utah a Howard Hughes Medical Institute, studoval také jev regenerace v obojživelníků, uznává, že metoda genetické "tetování" transplantované buňky - skvělý nový způsob, jak studovat regeneraci tkání. A on, říkají, ukazuje, že hypotéza blastema buněk nehomogenit pravda. (Mimochodem, ve stejném čísle Nature Alvarado zveřejněno Vlastní práce na toto téma).

Ale varuje, že vědci ještě musí určit, zda tento princip platí i pro dospělé Axolotl a mloky? V případě, že stejný mechanismus je základem další příklady regenerace, je zásadním způsobem změnit způsob, jakým vědci o podmínkách tohoto pozoruhodného procesu - říká Alejandro.

Ale zůstává nezodpovězena základní otázku: jestliže lidé již mají kmenové buňky různých diferencovaných tkání, která stále činí rozdíl mezi našimi buňkami a buňkami mloků? A více - ostatní zvířata?

Otevřel biology bezprecedentní regenerace tkáně u myší dosaženo regenerace křídlo u kuřat, s obnovením gen šnekového chápat - to dopadá - existují skryté rezervy.

Tanaka a její kolegové v úmyslu řešit tuto otázku, budou stále pokusy v naději, aby zjistil, které geny jsou zapnuty různých fázích procesu a co molekulární signály indukují buňky v místě rány pro vytvoření blastema a sledovat v průběhu další cesty k rekonstrukci končetiny.

Sdílet na sociálních sítích: