Молекулярные процессы регенерации у рыбы-зебры. Новые уровень регенерационной медицины?

Биологи из Орегонского университета утверждают, что они открыли естественный механизм регенерации костей у рыбы-зебры (zebra fish). Понимание этого процесса поможет в разработке новых методов лечения переломов костей и другой патологии костной ткани. Исследователи говорят, что взаимодействие двоих молекулярных сигнальных путей позволяет рыбе восстанавливать кости после ампутации плавников.

Один сигнальный путь обеспечивает переход клеток костной ткани в состояние стволовых клеток, а затем стимулирует их рост для замещения потерянных клеток. Другой сигнальный путь формирует из новых клеток функциональную здоровую кость. Используя генетические, молекулярные и внутриклеточные подходы, ученые детально описали, как противоположные кросс-сообщение в сигнальных путях могут сбалансировано держать процессы регенерации костной ткани.

Некоторые позвоночные, включая рыбу зебру, имеют удивительную способность восстанавливать потерянные органы и части тела, говорит соавтор исследования профессор биологии Краян Станкунас (Kryn Stankunas).

«Началу таинственного процесса дают оставшиеся клетки, которые возвращаются в менее специализированные формы. Это процесс называют дедифференциацией. Он является уникальным у позвоночных и может стать ключевым элементом в процессе восстановлении потерянной ткани. Понимание этих регенеративных процессов позволит делать выводы, что клетки человеческого организма могут вести себя подобным образом».

«Мы сфокусировались на костях хвостового плавника рыбы зебры. Мы задались вопросом, как ампутация пробуждает оставшиеся зрелые клетки вернуться в стволовую клетку-предшественника».

Ученые обнаружили, что сигналы, которые передаются от клетки к клетке по сигнальному пути Wnt, помогают оставшимся клеткам костной ткани переходить в предыдущее состояние после ампутации плавника. Они дают старт всему процессу регенерации. Секреция Wnt продолжается на кончике растущего плавника и поддерживает группы делящихся клеток до тех пор, пока плавник не будет полностью заменен.

Другая функция у сигнальной системы BMP, она конвертирует клетки-прародители в нормальные клетки плавника. Авторы исследования указывают, что обе сигнальные системы необходимы для комплексности процесса и описывают, как они привлекают группы клеток в диаметрально противоположные процессы.

Руководитель исследования говорит, что у большинства млекопитающий, в том числе и у человека, существуют обе сигнальные системы и сбои в их функционировании вызывают различные заболевания костной ткани.

Ученый продолжает: «Поразительного успеха возможно достичь сбалансированным манипулированием этими сигнальными системами в правильной последовательности Wnt, а затем BMP. Они играют различные роли и действуют в своей специфической манере».

В настоящее время уже используются морфогенетический белок или белки сигнальной системы BMP для восстановления костной ткани после проведения определенных хирургических вмешательств, но, к сожалению, лечение не всегда эффективное. Новое открытие поможет найти оптимальный баланс между белками сигнальной системы Wnt и BMP для улучшения процессов регенерации костной ткани.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports.