Zelené bielkoviny odhalil tajomstvo znovuzrodenia mlokov

Nové poznatky končatiny otraschivaniya učil vedec mexickej Axolotl (Ambystoma mexicanum). Tento tvor - jeden z najvýraznejších príkladov samoliečenia v živočíšnej ríši.

Čo je chvost, rovnako ako niektoré jašterice: Axolotl úspešne rastie nový, plne funkčný noha namiesto byť odrezané, starostlivo obnovovať všetky kosti, každý sval, koža, cievy, nervové vlákna ... To trvá len tri týždne. Poškodené pľúca alebo miechy majú tiež údaje mloky (a rad ďalších), po rekonštrukcii nádherné. A jazvy zostanú. Že by nám to.

Už dlhú dobu je známe, že pre obnovenie teleso začína vzhľadu blastema - s nádormi ako zhluky buniek, ktoré potom proliferáciou a zase do rôznych tkanív. Tieto nové bunky sú generované normálnych buniek na mieste poranenia, ale blastema buniek - nediferencovaných. Avšak, oni nejako vedieť, čo potom zase. Takže namiesto toho prišiel o nohy v žiadnom prípade nesmie objaviť chvost. Tento kontrolný systém - skutočnú záhadou, závoj tajomstvo, nad ktorým zrušila nové experimenty.

Všeobecné schéma experimentov: transgénne zvieratá syntetizovať fluorescenčné proteín vo všetkých svojich tkanivách. Vedci sa zaujímajú o type buniek z inštancie transplantovaného normálny zvieratá, ktorý je potom odrezaný končatinu. Po absolvovaní končatiny blastema rastie stupeň znova, a fluorescenčné markery umožňujú zistiť, - v tom, aký typ buniek transplantovaných stať "cudzinci" (Foto: Martin Kragl et.al.).

Skôr, biológovia domnievali, že blastema bunky - pluripotentné, to znamená, že každý z nich môže byť kožné bunky, svalové tkanivo, a tak ďalej, čo vedie k rastu určitého tkaniva. Tím výskumníkov z Nemecka a Spojených štátov, ktoré zverejnila článok v Nature, ukázala, - tento pohľad je chybné.

Ak chcete zistiť jemnosti regeneráciu, výskumníci zaviedol gén zodpovedný za syntézu zelený fluorescenčný proteín (známy "Nobel GFP"tak dôležitý pre podvodné organizmov) v Axolotl.

Ďalšie biológovia zase odobraté z transgénnych zvierat alebo iné bunky a ich predstavila nemodifikovaných mloky v oblasti budúceho poranenia. A pretože genetická informácia o GFP pretrvávali vo všetkých bunkách - potomkov buniek vypožičaných, ich pozície v ľudskom tele, vrátane - v novo pestované tele môže byť presne sledovaná.

Teda otvoril nádherný tajomstvo.

Blastema bunky - nie sú totožné, hoci ešte nie sú bunky rôznych tkanív. Ale pamätajte - z ktorého bunky došlo, a tým aj bývalí svalové bunky produkujú iba svaly, nervy bunky - nové nervové bunky pokožky - kože a tak ďalej (s niekoľkými výnimkami, z nich - pozri nižšie).

"Mnoho ľudí má dojem, že tieto rovnaké bunky blastema boli všetci jedna a tá istá"- hovorí Tanaka. Avšak, to sa stalo, že blastema - nie je homogénny bunkovej hmoty a akumulácie progenitory generovaných rôznych tkanív, ktoré zasa vedú ku každému z ich špecifické tkaniva.

To znamená, že bez ohľadu na javisku blastema Tieto kmeňové bunky sú v podstate líšia v priebehu celého procesu regenerácie.

Opäť zvýšila končatiny skôr vypožičané Schwannových buniek nesúcich gén GFP množiť a množiť sa presne pozdĺž nervových vlákien, vytvárať ich membrány. A okrem toho, žiadny iný zdroj tkanivových buniek nemajú premeniť Schwann (foto D.Knapp / E.Tanaka).

Najmä pokusy ukázali, že schwannova bunka (tvoriace ochrannú vrstvu z periférnych nervov) získané perličky obojživelníkov z transgénnych kópií (a preto - svieti na zeleno), po kroku, ak sa pluripotentných kmeňových buniek (ako sa predtým myslelo) vytvárať dospelý znova nohy iba Schwannových buniek.

Výnimku tvorí vnútornú vrstvu kože, kožné bunky, kde môže prvý kontaktovať novej končatiny bunky chrupavky (a migrovať do správnej polohy) alebo šľacha bunky. Ale svaly, napríklad, že sa nestanú.

Bývalý blastema do svalových buniek v nových zvieracích končatín sa stávajú bunky kože alebo chrupavky, bunky chrupavky - nestane sval, a tak ďalej - vysvetliť biológovia sú otvorené. Rovnako ako akékoľvek iné, než Schwannových buniek bunky nediferencovanej prechodná fáza, schwannova bunka nezapínajte v novom tele.

Tento výsledok je v súlade s predchádzajúcou údaje získané výskumní pracovníci sami. Ellie najmä už ukázané, že jediný svalových vlákien v regenerované končatiny sa môžu vzťahovať na rôzne typy buniek. To viedlo vedcov, aby sa diviť, aký druh zložitého preprogramovanie povahou ide v týchto bunkách?

Ale ukázalo sa - no hĺbkové preprogramovanie tam a všetko je oveľa jednoduchšie a elegantnejšie. Predchádzajúce štúdie používajú oveľa menej presné metódy sledovania pohybu buniek, najmä farbivá, ktoré by mohli "uniknúť" do iných buniek - ako autori vysvetľujú nové skúsenosti svoje predchádzajúce chyby.

Axolotl, najmä mexickej tu znázornené, ako sú získané z dospelých ambistomy, často nájdený v akváriách. Títo obojživelníky sú chované v mnohých krajinách (fotografie wikipedia.org, Grzegorz Z., Dot šťasná, Andrew Malý, chinabreed.com, patries71/flickr.com).

Vedci tiež zistili, že niektoré bunky, pamätať nielen svoju identitu, ale aj postavenie tela. Bunky chrupavky, napríklad, si uvedomiť, že oni tvoria rameno pred alebo spodnú časť končatiny a prejsť na rovnaký v novom tele, zatiaľ čo všetky bunky Schwann bez rozdielu len presunúť na akékoľvek miesto, kde je ich potrebné.

Tanaka hovorí, že táto práca vyvolá zásadný posun v uvažovaní o požiadavkách na regeneráciu. Vysvetľuje, prečo mloky môžu regenerovať končatiny, ale ľudia tam, vysvetľuje: "Hypotéza, že bolo salamandri môže výrazne zmeniť identitu bunky",

Ale v skutočnosti, ich bunky nikdy stratiť ich "identita"- vyplýva z nových experimentov - naopak sa zdá byť použité mloky "obmedzený" na ich schopnosť kmeňových buniek z špecifických tkanív, ktoré sú schopné generovať len určitú časť nové končatiny.

Regenerované končatín mloky. Schwannova bunka fluoreskujú zelene, čo ukazuje, že sú obklopené nervov (červená). V iných bunkách (modré), tento zolonogo proteín nie je pozorovaný, a tak schwannova bunka nie sú prevedené na iné bunkové typy (foto D. Knapp / E. Tanaka).

Tanaka poukazuje na to, že ľudia majú tiež kmeňové bunky z konkrétnych tkanív, ktoré nahradia zodpovedajúce typy tkanív. Iba máme také liečenie je pomalý. "Mloky sa niečo oveľa zložitejšie, než sme schopní urobiť ľudské kmeňové bunky"- happy učenec.

Takže zvýšenie ľudské bunky k regenerácii, nemusí vyžadovať takú radikálny krok, ako je transformácia buniek do pluripotentných než súperia zaoberá mnoho vysokých škôl a zariadení, čo ukazuje, občas ohromujúce výsledky.

Ale teraz sa zdá, že povaha patentu neposkytuje výnos "bunkový clock" Na toľkých ustupuje a nastáva len malý "odskok", A tento proces je viac ako experimenty s priame preprogramovanie Niektoré typy buniek do inej, obchádzať pluripotentné javisko.

Hore: distribúcia Schwannových buniek v 3., 7., 18. a 25. deň po amputácii. Spodná: rôzne značky a zobrazovacie metódy umožňujú vedci zreteľne oddeliť jeden od ostatných bunkových typov (foto Martin Kragl a kol).

Alejandro Sanchez Alvarado (Alejandro Sanchez Alvarado), Výskumný pracovník na University of Utah a Howard Hughes Medical Institute, študoval tiež jav regenerácie v obojživelníkov, uznáva, že metóda genetické "tetovanie" transplantované bunky - skvelý nový spôsob, ako študovať regeneráciu tkanív. A on, hovoria, ukazuje, že hypotéza blastema buniek nehomogenít pravda. (Mimochodom, v rovnakom čísle Nature Alvarado uverejnené Vlastnej práce na túto tému).

Ale varuje, že vedci ešte musí určiť, či tento princíp platí aj pre dospelých Axolotl a mloky? V prípade, že rovnaký mechanizmus je základom ďalšie príklady regenerácie, je zásadným spôsobom zmeniť spôsob, akým vedci o podmienkach tohto pozoruhodného procesu - hovorí Alejandro.

Ale zostáva nezodpovedaná základnú otázku: ak ľudia už majú kmeňové bunky rôznych diferencovaných tkanív, ktorá stále robí rozdiel medzi našimi bunkami a bunkami mlokov? A viac - ostatné zvieratá?

otvoril biology bezprecedentné regenerácia tkaniva u myší dosiahnutý regenerácia krídlo u kurčiat, s obnovením gén šnekového chápať - to dopadá - existujú skryté rezervy.

Tanaka a jej kolegovia v úmysle riešiť túto otázku, budú stále pokusy v nádeji, aby zistil, ktoré gény sú zapnuté rôznych fázach procesu a čo molekulárnej signály indukujú bunky v mieste rany pre vytvorenie blastema a sledovať v priebehu ďalšej cesty k rekonštrukcii končatiny.