Zielone białka ujawnił Odrodzenia salamander

Nowe lekcje kończyny otraschivaniya nauczył naukowiec Meksykańska axolotl (Ambystoma mexicanum). Ta istota - jeden z najwybitniejszych przykładów samoleczenia w świecie zwierząt.

Co znajduje się w ogon, jak niektóre jaszczurki: axolotl powodzeniem rośnie nowa stopa pełni funkcjonalny zamiast być odcięte, pieczołowicie odtwarzając wszystkie kości, co mięśni, skóry, naczyń krwionośnych, włókien nerwowych ... To trwa trzy tygodnie. Uszkodzone płuca lub rdzenia kręgowego również salamandry danych (i wiele innych), zrekonstruowany wspaniałe. A blizny pozostają. To byłoby nam tak.

Od dawna wiadomo, że odzysk korpus zaczyna się od wyglądu blastema - zbitek nowotworowych podobnych do komórek, które następnie proliferacji i przekształcić w różnych tkankach. Te nowe komórki są generowane przez normalnych komórek do miejsca urazu, ale komórki blastema - niezróżnicowanych. Jednak w jakiś sposób wiedzą, co wtedy obracać. Więc zamiast stracił nogi w żaden sposób nie mogą pojawić się ogon. Taki system kontroli - prawdziwa tajemnica, zasłona tajemnicy, nad którym podniósł nowe eksperymenty.

Ogólny schemat eksperymentu: zwierzęta transgeniczne syntezy białka fluorescencyjne we wszystkich tkankach. Naukowcy zainteresowany określonym rodzaju komórki z np przeszczepionego normalnych zwierząt, które następnie tnie się kończynę. Po minięciu blastema kończyn rośnie scenę jeszcze raz, i znaczniki fluorescencyjne pozwalają ustalić - w jaki rodzaj komórek przeszczepionych stać "obcy" (Fot Martin Kragl et.al.).

Wcześniej myślałem, że biolodzy komórek blastema - pluripotencjalne, czyli każdy z nich może stać się komórki skóry, tkanki mięśniowej, i tak dalej, powodujące wzrost konkretnej tkance. Zespół naukowców z Niemiec i Stanów Zjednoczonych, które opublikowane artykuł Na łonie natury, pokazał - ten pogląd jest błędny.

Aby dowiedzieć się subtelności regeneracji badacze wprowadzono gen odpowiedzialny za syntezę zielone białko fluorescencyjne (znany "Nobel GFP"więc ważny dla organizmów podwodnych) w Axolotl.

Kolejne biolodzy z kolei pochodzi z transgenicznych zwierząt lub innej komórki i przedstawił im niemodyfikowanych salamandry w rejonie przyszłej szkody. A ponieważ informacja genetyczna o GFP utrzymywały się we wszystkich komórek - potomstwo komórek zapożyczonych ich położenie w organizmie, w tym: - w świeżo hodowanych ciała może być dokładnie śledzone.

Zatem otworzyła wspaniałą tajemnicę.

Komórki blastema - nie są identyczne, choć wciąż nie są komórki różnych tkanek. Ale pamiętaj - z którego komórki miały miejsce, a więc byłe komórki mięśniowe produkują tylko mięśnie, nerwy komórek - nowe komórki nerwowe skóry - skóry i tak dalej (z nielicznymi wyjątkami, z nich - poniżej).

"Wiele osób ma wrażenie, że te same komórki blastema były jednym i tym samym"- mówi Tanaka. Jednak stało się, że blastema - nie jest jednorodna masa komórek progenitorowych i akumulacja generowanych przez różne tkanki, które z kolei powodują każdemu z ich specyficznej tkanki.

Oznacza to, że pomimo etapie blastema te komórki macierzyste są zasadniczo różne w całym procesie regeneracji.

Raz jeszcze zwiększona ramię wcześniej pożyczył komórki Schwanna niosących gen GFP propagują się i mnożenie dokładnie wzdłuż włókien nerwowych, tworzeniu błon. A poza tym, nie ma innego źródła komórek tkanki nie zamieni się Schwann (fot D.Knapp / E.Tanaka).

Zwłaszcza eksperymenty wykazały, że komórki Schwanna (stanowiące osłonę ochronną nerwów obwodowych) otrzymany płazów morskie transgenicznych kopii (i w związku z tym - świecące zielony) po etapie jeśli pluripotencjalnych komórek macierzystych (jak sądzono wcześniej) tworzą dorosłego nowo nogi tylko Schwanna komórki.

Wyjątek stanowią wewnętrzną warstwę skóry, komórek skóry, przy czym te pierwsze mogą stykać się nowe komórki ramię chrząstki (i migrują do prawidłowego położenia) lub komórki ścięgna. Ale mięśnie, na przykład, że nie stać.

Były blastema do komórek mięśniowych w nowych kończyn zwierząt stają się komórkami skóry i chrząstki, komórki chrzęstne - nie staną się mięśni, i tak dalej - wyjaśniają biolodzy są otwarte. Podobnie jak w innych niż komórki Schwanna komórek niezróżnicowanych stan przejściowy, komórki Schwanna nie obrócić się w nowym ciele.

Wynik ten jest zgodny z poprzednimi dane uzyskane samych badaczy. Ellie w szczególności pokazał już, że pojedyncze włókna mięśniowe w zregenerowanego kończyny może mieć zastosowanie do różnych typów komórek. To doprowadziło naukowców do zastanawiać, jaki rodzaj złożonego przeprogramowanie natury idzie w tych komórkach?

Okazało się jednak - bez dogłębnej przeprogramowanie tam i wszystko jest znacznie prostsze i bardziej eleganckie. Wcześniejsze badania stosowane znacznie mniej dokładnych metod śledzenia przemieszczania się komórek, w szczególności barwników, które mogłyby "ucieczka" do innych komórek - jak wyjaśniają autorzy nowego doświadczenia swojego poprzedniego pomyłkę.

Axolotl, szczególnie meksykańskie tutaj pokazane, ponieważ są one uzyskane od osoby dorosłej ambistomy, często spotykane w akwariach. Te płazy są hodowane w wielu krajach (Zdjęcia wikipedia.org, Grzegorz Z., Dot Stasny Andrew Mała, chinabreed.com, patries71/flickr.com).

Naukowcy odkryli również, że niektóre komórki, należy pamiętać nie tylko ich tożsamość, ale także pozycję ciała. komórki chrzęstne, na przykład, należy pamiętać, że tworzą ramię przed, lub dolną część kończyny i migrować do tego samego w nowym ciele, podczas gdy wszystkie komórki Schwanna oślep po prostu przenieść do dowolnego miejsca, gdzie są one potrzebne.

Tanaka mówi, że ta praca będzie powodować znaczną zmianę w myśleniu o wymaganiach dla regeneracji. Wyjaśniając, dlaczego salamandry mogą regenerować kończyny, ale ludzie tam, wyjaśnia: "Hipotezę, że salamandry mogą znacznie zmienić tożsamość komórce",

Ale w rzeczywistości, ich komórki nie stracić "tożsamość"- wynika z nowych badań - wręcz przeciwnie, salamandry wydają się być używane "ograniczony" ich zdolność komórek macierzystych z określonych tkanek, zdolne do generowania tylko pewną część nowej kończyny.

Regenerowane salamandry kończyny. Komórki Schwanna fluoryzują na zielono, co oznacza, że ​​są one otoczone przez nerwy (czerwony). W innych komórkach (niebieski), białko zolonogo nie obserwuje się, a zatem komórki Schwanna nie zamieniają się w innych typach komórek (zdjęcie D. Knapp / E. Tanaka).

Tanaka wskazuje, że ludzie mają również komórki macierzyste określonych tkanek, które zastępują odpowiednie typy tkanek. Mamy tylko takie uzdrowienie jest powolny. "Salamandry zrobić coś znacznie bardziej skomplikowane niż możemy uczynić ludzkie komórki macierzyste"- szczęśliwy uczony.

Tak, aby zwiększyć ludzkie komórki regenerują, nie może wymagać tak radykalny krok, jak transformacji komórek w pluripotencjalne niż rywalizują zaangażowany w wiele uniwersytetów i instytutów, wykazując czasami oszałamiające wyniki.

Ale teraz wydaje się, że charakter patentu nie przewiduje zwrotu "zegar komórkowa" na tak wielu kroków do tyłu i występuje tylko niewielka "odrzut", A proces ten jest bardziej jak eksperymentów z bezpośrednie przeprogramowanie Niektóre komórki do drugiej, z pominięciem pluripotencjalne scenie.

Powyżej: podziału komórek Schwanna na 3., 7., 18. i 25. dniu po amputacji. Spód: różne markery i obrazowe metody pozwalają naukowcom wyraźnie oddzielić jedno od innych typów komórek (fot Martin Kragl i inni).

Alejandro Sanchez Alvarado (Alejandro Sanchez Alvarado), Badacz z University of Utah i Howard Hughes Medical Institute, studiował również zjawiska regeneracji u płazów, przyznaje, że metoda genetyczna "tatuaż" przeszczepione komórki - nowy wspaniały sposób, aby uczyć regenerację tkanek. A on, jak mówią, pokazuje, że hipoteza komórek blastema niejednorodności prawda. (Nawiasem mówiąc, w tym samym numerze Nature Alvarado opublikowany własna praca na ten temat).

Ale ostrzega, że ​​naukowcy muszą jeszcze ustalić, czy zasada ta jest prawdziwa dla dorosłych Axolotl i traszek? Jeżeli ten sam mechanizm leży u podstaw inne przykłady rewitalizacji, jest fundamentalnie zmienić sposób naukowcom o warunkach tego niezwykłego procesu - mówi Alejandro.

Ale to pozostaje bez odpowiedzi pytanie podstawowe: czy ludzie już mają komórki macierzyste z różnych tkanek zróżnicowanych, który wciąż odróżnia naszych komórek i komórek salamandry? I więcej - inne zwierzęta?

Otworzył biologów bezprecedensowy regeneracja tkankach u myszy uzyskuje skrzydło regeneracja w kurczaka, z odzysku gen ślimakowym zrozumiany - jak się okazuje - nie są ukryte rezerwy.

Tanaka i jej współpracownicy zamierzają uporać się z tym pytaniem, będą nadal prowadzić eksperymenty w nadziei, aby dowiedzieć się, które geny są włączane na różnych etapach procesu i jakie sygnały molekularne indukują komórki w miejscu rany, aby utworzyć blastema i postępuj całej dalszej ścieżki do rekonstrukcji kończyny.