Регенерация органов: отключите ген p21
Исследователи из Университета Вистара в Филадельфии обнаружили, что выключение единственного гена позволяет млекопитающим восстанавливать утраченные части тела, как это происходит, например, у некоторых земноводных.
Удивительные свойства мышей линии Murphy Roths Large (MRL) были открыты случайно в 1996 году, когда руководитель нынешнего исследования Эллен Хебер-Кац (Ellen Heber-Katz) изучала особенности развития аутоиммунных заболеваний. Для маркировки животным делали отверстия в ухе, которые, как правило, сохраняются на всю жизнь. К удивлению ученых, у MRL-мышей отверстия бесследно заросли за несколько недель.
(На снимках, найденных на сайте toptenz.net, в левой колонке – снятые через равные промежутки времени отверстия в ухе обычной мыши, в правой – у мыши линии MRL).
При изучении способности MRL-мышей к регенерации выяснилось, что отрастить себе конечность целиком они не способны, но поврежденные пальцы у них восстанавливаются, а раны заживают намного быстрее, чем у обычных мышей. Оставалось понять, почему это происходит и можно ли рассчитывать на воспроизведение этого эффекта.
Исследователи начали работу сразу по двум направлениям. При участии коллег из других научно-исследовательских учреждений США они приступили к картированию генома линии MRL, чтобы определить гены, с наибольшей вероятностью отвечающие за восстановление тканей. Во-вторых, ученые обратили внимание на то, что клетки, участвующие в регенерации, по своим характеристикам сходны с эмбриональными стволовыми клетками, и занялись изучением влияния изменений в ДНК на цикл деления клеток. Оказалось, что у MRL-мышей неактивен ген p21, участвующий в регуляции цикла клеточного деления. В норме этот ген тормозит деление клеток при повреждении их ДНК, чтобы не допустить злокачественного перерождения.
По словам профессора Хебер-Кац, у мышей с неактивным p21 наблюдается сочетание быстрого деления клеток, восстанавливающего ткани, и столь же быстрого их апоптоза (запрограммированной гибели). Такое сочетание наблюдается у всех видов животных, способных регенерировать утраченные части тела.
Для проверки своей гипотезы о роли p21 в процессе регенерации тканей биологи использовали другую линию мышей, тоже с выключенным геном p21, но способность которых к ускоренному заживлению ран никто не заметил. Результат подтвердил гипотезу ученых.
К сожалению, говорить о клинических исследованиях препаратов, способных ускорить процессы регенерации за счет подавления экспрессии гена p21, пока не приходится: ускоренное деление клеток может вызвать их озлокачествление. Обнадеживает то, что у обеих линий животных, лишенных гена p21, заболеваемость раком была не выше средней. Но чтобы научиться избирательно ускорять восстановление здоровых клеток без стимуляции злокачественных, ученым потребуется время на проведение дополнительных экспериментов.
Статья Khamilia Bedelbaeva et al. Lack of p21 expression links cell cycle control and appendage regeneration in mice опубликована в журнале PNAS.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам PhysOrg: 1 gene lost = 1 limb regained?
17.03.2010