Российские ученые открыли секрет сверхбыстрой регенерации

Регенерация — способность организма восстанавливать поврежденные или утраченные части тела. Это удивительное явление изучается многими научными дисциплинами, так как оно может дать ключ к лечению различных заболеваний и травм у человека. Однако механизмы регенерации до сих пор не до конца понятны и зависят от типа организма и степени повреждения.


Среди животных, способных к регенерации, особое место занимает червь нереис (Alitta virens) — морской беспозвоночный, который может отращивать хвост за неделю. Это в семь раз быстрее, чем у ящериц, которые также могут восстанавливать конечности. Как же ему это удается?

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета изучали, как этот червь способен быстро восстанавливать утраченные части тела. Для этого они проводили эксперименты, в ходе которых ампутировали заднюю часть тела червя и наблюдали за процессом регенерации.

Они обнаружили, что в течение первых суток после ампутации клетки в области раны меняли свои функции и превращались в клетки-предшественники утраченной части тела. Возникала так называемая регенерационная зона — область, из которой начинал формироваться новый хвост.

Когда доля делящихся клеток в зоне превышала 85%, начинался процесс размножения. После формирования большой клеточной массы деление замедлялось, и происходило формирование новых тканей. Клетки-предшественники снова превращались в клетки мышц, кожи и других частей тела.

Ученые использовали метод инкорпорации EdU, чтобы отслеживать активность клеточного цикла и его параметры. Метод позволяет определить, какие клетки делятся и как быстро. EdU — вещество, которое похоже на тимидин — один из компонентов ДНК. Когда клетки делятся, они копируют свою ДНК и встраивают в нее EdU вместо тимидина. Потом можно добавить другое вещество, которое светится под микроскопом и реагирует с EdU. Так можно увидеть, сколько и какие клетки содержат EdU в своей ДНК. Это значит, что они делились уже после добавления EdU.

Исследователи выяснили, что регенеративные клетки червя показывали очень высокую скорость цикла и большую долю роста, то есть долю клеток, находящихся в фазе S или G2/M.

Эти данные позволили впервые количественно оценить клеточную кинетику регенерации у беспозвоночных. Оказалось, что червь нереис обладает уникальным механизмом локальной дедифференциации клеток в ответ на повреждение. Этот механизм позволяет ему восстанавливать хвост за неделю, в то время как у других животных на это уходит гораздо больше времени.

Это открытие может иметь большое значение для понимания роли клеточного цикла в регенерации, и возможности воспроизвести подобные процессы в организме человека.

Исследование опубликовано в журнале Cells.