Среда, 21 февраля, 2024
ДомойБиологияОбнаружена регенеративная сверхспособность: как щупальца медузы отрастают за считанные дни

Обнаружена регенеративная сверхспособность: как щупальца медузы отрастают за считанные дни

- Advertisement -

Новое исследование показывает, как медузы Cladonema могут заново отрастить свои щупальца всего за несколько дней, подчеркивая роль уникальных стволоподобных пролиферативных клеток в этом быстром регенеративном процессе. Этот прорыв дает представление о сходных регенеративных процессах у других видов. Фото: SciTechDaily.com

Японские ученые обнаружили, что медуза Cladonema регенерирует щупальца с помощью стволоподобных пролиферативных клеток, предлагая новое понимание процесса образования бластемы и его эволюционных параллелей в других разновидность как саламандры.

Медузы размером примерно с ноготь на мизинце. Кладонема может регенерировать ампутированное щупальце за два-три дня — но как? Регенерация функциональных тканей у разных видов, включая саламандр и насекомых, зависит от способности образовывать бластему — скопление недифференцированных клеток, которые могут восстанавливать повреждения и превращаться в недостающий придаток. Медузы, наряду с другими книдариями, такими как кораллы и морские анемоны, обладают высокими способностями к регенерации, но то, как они формируют критическую бластему, до сих пор остается загадкой.

Исследовательская группа из Японии обнаружила, что стволоподобные пролиферативные клетки, которые активно растут и делятся, но еще не дифференцируются в определенные типы клеток, появляются в месте повреждения и помогают сформировать бластему.

Результаты были опубликованы 21 декабря в научном журнале. ПЛОС Биология.

Медуза Cladonema pacificum имеет разветвленные щупальца, которые могут быстро регенерировать после ампутации. Фото: Сосуке Фудзита, Токийский университет.

«Важно, что эти стволоподобные пролиферативные клетки в бластеме отличаются от резидентных стволовых клеток, локализованных в щупальцах», — сказал автор-корреспондент Юичиро Накадзима, преподаватель Высшей школы фармацевтических наук Токийского университета. «Пролиферативные клетки, специфичные для восстановления, в основном способствуют формированию эпителия — тонкого внешнего слоя — вновь сформированного щупальца».

По словам Накадзимы, резидентные стволовые клетки, существующие внутри щупальца и рядом с ним, ответственны за создание всех клеточных линий во время гомеостаза и регенерации, то есть они поддерживают и восстанавливают любые клетки, необходимые в течение жизни медузы. Пролиферативные клетки, специфичные для восстановления, появляются только в момент повреждения.

«Вместе резидентные стволовые клетки и пролиферативные клетки, специфичные для репарации, обеспечивают быструю регенерацию функционального щупальца в течение нескольких дней», — сказал Накадзима, отметив, что медузы используют свои щупальца для охоты и питания.

Резидентные стволовые клетки (зеленые) и пролиферативные клетки, специфичные для репарации (красные), способствуют регенерации щупалец кладонемы. Фото: Сосуке Фудзита, Токийский университет.

По словам первого автора Сосуке Фудзиты, постдокторанта в той же лаборатории, что и Накадзима, в Высшей школе фармацевтических наук, это открытие дает представление о том, как исследователи понимают, как образование бластемы различается у разных групп животных.

«В этом исследовании нашей целью было изучить механизм образования бластемы, используя щупальца книдарийных медуз. Кладонема в качестве регенеративной модели у небилатерий или животных, которые не формируются двусторонне (или лево-право) во время эмбрионального развития», — сказал Фудзита, пояснив, что работа может дать понимание с эволюционной точки зрения.

Саламандры, например, — двусторонние животные, способные к регенерации конечностей. Их конечности содержат стволовые клетки, ограниченные потребностями определенного типа клеток, и этот процесс, по-видимому, действует аналогично пролиферативным клеткам, специфичным для восстановления, наблюдаемым у медуз.

«Учитывая, что пролиферативные клетки, специфичные для репарации, являются аналогами ограниченных стволовых клеток в конечностях двусторонней саламандры, мы можем предположить, что образование бластемы пролиферативными клетками, специфичными для репарации, является общей особенностью, независимо приобретаемой для сложной регенерации органов и придатков в ходе эволюции животных», — Фудзита сказал.

Через 72 часа после ампутации регенерирующее щупальце кладонемы полностью функционально. Фото: Сосуке Фудзита, Токийский университет.

Однако клеточное происхождение пролиферативных клеток, специфичных для репарации, наблюдаемых в бластеме, остается неясным, и исследователи говорят, что доступные в настоящее время инструменты для изучения происхождения слишком ограничены, чтобы выяснить источник этих клеток или идентифицировать другие, различные стволоподобные клетки. клетки.

«Было бы крайне важно внедрить генетические инструменты, которые позволили бы отслеживать определенные клеточные линии и манипулировать ими. Кладонема— сказал Накадзима. «В конечном счете, понимание механизмов образования бластемы у регенеративных животных, включая медуз, может помочь нам идентифицировать клеточные и молекулярные компоненты, которые улучшают наши собственные регенеративные способности».

Ссылка: «Отдельные популяции стволоподобных клеток способствуют функциональной регенерации щупальца Cladonema medusa», авторы Сосуке Фудзита, Мако Такахаши, Гаку Кумано, Эрина Куранага, Масаюки Миура и Юитиро Накадзима, 21 декабря 2023 г., ПЛОС Биология.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3002435.

Исследование поддерживается грантами Японского общества содействия науке KAKENHI, Японского агентства науки и технологий, Японского агентства медицинских исследований и разработок и программы совместных исследований Национального института фундаментальной биологии Японии.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме