«Символ возрождения»: открытие причины «чудесной» способности саламандры к самовосстановлению

Прежде чем саламандра стала самой любимой в Мексике, она была богом ацтеков. Или считалась чем-то очень похожим на божество в доиспанский период на американском континенте. Неуловимая, одинокая, ведущая ночной образ жизни. Внешний вид этой амфибии с перьевыми жабрами, которые плавают в воде, как беспокойное пламя, и спинным плавником, который тянется по всей длине 30-сантиметрового тела, - не единственное, что придает ей потусторонний вид. Саламандра способна восстанавливать такие ткани, как кости, мышцы и нервы. После ампутации все вырастает заново. Возможно, именно поэтому мифология окружила ее тайной. Это не просто животное, это символ возрождения«. »Именно это удивительное свойство привлекло внимание биолога Джеймса Монагана, директора Института химической визуализации живых систем при Северо-Восточном университете США, который более двух десятилетий пытался расшифровать и понять, почему эти животные обладают такими уникальными способностями к регенерации, граничащими с чудом. Спустя 12 лет после того, как он создал первых светящихся в темноте саламандр благодаря ретиноевой кислоте (производное витамина А, которое действует как биологический GPS в коже), ученый возглавил новое исследование, в котором раскрыл тайну того, как этим животным удается восстанавливать утраченные конечности. "Одна из великих загадок заключается в том, как они знают, какую часть нужно регенерировать. Этому вопросу более 250 лет, и мы пытаемся обнаружить его молекулярную основу", - рассказывает Монаган в интервью EL PAÍS об амфибии, которую изучают с 1864 года, когда она была впервые привезена в Европу из Мексики. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, рассказывает об обнаружении встроенного молекулярного тормоза, ограничивающего регенерацию. Отключив его, ученые наблюдают явление, которое они называют «суперрегенерацией», то есть усиленной формой этого процесса. "Главным героем здесь является фермент под названием CYP26B1, который расщепляет побочный продукт витамина А. Это ключевая сигнальная молекула, которая сообщает конечности, какие структуры нужно заменить. Это та же молекула, которая используется в сыворотках для кожи (таких как ретинол и третиноин) и в изотретиноине, который применяется при тяжелых формах акне. Она также играет ключевую роль в эмбриональном развитии человека: "Манипулируя этим ферментом, мы заставили руку вести себя так, как будто она была ампутирована по плечо. Это означает, что на регенерацию могут влиять не только гены, но и метаболические пути", - говорит он. Исследователи также идентифицировали ген под названием Shox, который контролирует развитие костей и при изменении которого конечности растут короче. Это открытие, по словам Джеймса Монагана, указывает на такой путь, как сигнализация ретиноевой кислоты, которым можно манипулировать с помощью лекарств, чтобы изменить судьбу клеток после травмы. «Если мы сможем идентифицировать и манипулировать сигналами, которые приводят клетки в состояние регенерации, мы сможем применить эти знания для лечения людей», - говорит Монаган. «Гены, отвечающие за это, уже есть», нужно только понять, как активировать их в «нужное время и в нужном месте». Проблема в том, что у людей их реактивация часто приводит к раку, а вот у саламандр они могут «повернуть вспять клеточное время после травмы». В то время как мы закрываем раны шрамами, саламандры реактивируют те же клетки, которые образовали бы шрам, чтобы активировать регенерацию". Генетик Альфредо Круз из отдела передовой геномики в Синвеставе (Мексика) считает, что хотя теоретически локальное модулирование ретиноевой кислоты после ампутации может повлиять на регенерацию, он сомневается. "Люди не регенерируют, как саламандры, и хотя мы можем манипулировать определенными молекулами, у нас нет такой же клеточной или физиологической среды, как у этих животных. Круз был одним из двух мексиканцев (и единственным латиноамериканцем), вместе со своим студентом Франсиско Фальконом работавшим над расшифровкой генома саламандры. Их вклад включал анализ малых некодирующих РНК и поддержку эволюционных исследований. "Геном саламандры очень большой, поэтому это похоже на сборку пазла. Каждая исследовательская группа вносит свой вклад, и разные группы фокусируются на разных молекулах или путях, но в итоге все соединяется«, - добавляет он. »В лаборатории Круза они анализируют определенные факторы транскрипции, а другие работают с такими генами, как CYP26B. Все эти пути, хотя и кажутся разными, по мнению мексиканского биолога, сходятся в понимании регенерации«. »Исследование Монагана и его коллег стало возможным благодаря наличию точной последовательности задействованных генов. Это позволяет проводить эксперименты по изучению экспрессии ДНК в тканях. «Это стало важной вехой для всего научного сообщества, изучающего регенерацию», - вспоминает он. Как и в науке, один ответ порождает новые вопросы. Следующий шаг - понять, на что действует ретиноевая кислота. Например, она направляет клетки на формирование руки, но не делает всю работу. «Это делают целевые гены, которые инструктируют клетки принимать определенные свойства и восстанавливать сложные структуры», - говорит Монаган. Все розовые саламандры в мире произошли от одного животного-основателя, собранного у тихих вод озера Ксочимилько, остатка древних озер, которые когда-то покрывали Мексиканскую долину. Ambystoma mexicanum - один из 16 видов, обитающих в Мексике, и находится под наибольшей угрозой исчезновения. Саламандра нашла убежище в лабораториях по всему миру, в то время как ее естественный дом исчезает: "Для тех, кто работает в области биологии развития, как ученый Альфредо Круз, защита саламандры также стала обязанностью. Хотя его лаборатория была создана не для природоохранных целей, они сотрудничают с фондом SiMiPlaneta, который поддерживает проекты по реинтродукции видов. В этом и следующем году они надеются выпустить 1000 саламандр в полузащищенном районе Ксочимилько: "Саламандра находится в опасности из-за потери среды обитания. Озерная зона долины была практически уничтожена. Сегодня от него осталась лишь малая часть, и оно загрязнено: оно превратилось в руины, зажатые между бетоном, отходами и забвением". Ученый призывает лаборатории всего мира, которые десятилетиями изучали саламандру в неволе, спросить себя, как они могут способствовать ее сохранению в дикой природе. «Было бы идеально, если бы мы также могли подумать о том, как защитить ее в естественной среде обитания, а не только в лабораториях», - подчеркивает Круз, убежденный, что науку нельзя отделить от жизни, которая ее вдохновляет.«© Права на всемирную печать на всех языках принадлежат Ediciones EL PAÍS, S.L.U.».