Червь открывает дверь к исцелению органов без необходимости их замены

Эта информация опубликована в исследовании в журнале ”Отчеты о ячейках‘, подвергает сомнению классическую концепцию «ниши» стволовых клеток, той физической микросреды, где клетки получают инструкции о том, когда делиться и какой тип клеток формировать.

«Это исследование не только дает новое определение тому, как мы понимаем регенерацию, но и открывает новые горизонты для медицины», — Алехандро Санчес Альварадо из Исследовательский институт Стоуэрса (ЭЭ.УУ.).

«Если однажды нам удастся воспроизвести эту клеточную автономию у людей, — говорит он, — границы между регенеративной медициной и направленной эволюцией станут размытыми. «Мы могли бы вылечить органы, не заменяя их, а перевоспитывая сигналы, управляющие их поведением, переписывая контекст вместо замены материи».

По мнению этого эксперта, «хирургия будущего может быть преобразована в энергетическое программирование тканей, корректировку сигнальных паттернов, которые заставят организм регенерировать».

В конечном счете, понимание независимости и сотрудничества клеток планарий «открывает нам не только то, как они регенерируют, но и то, как можно заново изобрести сами принципы биологии человека».

инновационная идея

«Понимание того, как стволовые клетки регулируются в живых организмах, является одной из важнейших задач биологии и регенеративной медицины», — признает Санчес Альварадо. «Это открытие бросает вызов нашему представлению о «нише» и может помочь нам лучше контролировать способность стволовых клеток восстанавливать поврежденные ткани».

Один из выводов исследования заключается в том, что стволовые клетки планарий, по-видимому, действуют независимо от фиксированной «ниши». Его автономное поведение открывает двери представьте себе биологическую модель, в которой регенерация Он не ограничивается конкретной микросредой, а распространяется по всему организму.

«Если бы человеческие стволовые клетки могли вести себя так же, как клетки планарий, – размышляет Санчес Альварадо, – мы бы больше не говорили об ограниченных биологических «нишах», а скорее о целом теле, восприимчивом к регенерации. В этой модели Schmidtea mediterranea мы наблюдаем, что стволовые клетки не зависят от физических контактов или фиксированных структур, чтобы сохранить свою идентичность и регенеративный потенциал. «Они действуют внутри мезенхимы, которая действует как сеть взаимосвязанных микросред, где сигналы рассеиваются и перекрываются, как в динамической молекулярной экологии».

Если бы этот принцип был перенесен на человека, «понятие ниши потеряло бы границы, и все тело могло бы стать постоянно регенерирующей экосистемой, регулируемой скорее коллективными сигналами, чем структурными соседями», указывает он.

Команда использовала технологию пространственной транскриптомики, которая позволяет нам наблюдать, какие гены активны в каждой клетке и ее соседях. Таким образом, они определили новый тип клеток, «гекатонобласты», крупные клетки с множеством отростков, названные в честь гекатонхиров, греческих мифологических существ с множеством рук.

Хотя гекатонобласты были обнаружены рядом со стволовыми клетками, ученые обнаружили, что они не контролируют свое поведение, как можно было бы ожидать в традиционной нише. Вместо этого клетки кишечника, расположенные дальше, посылали ключевые сигналы, направляющие регенерацию и функционирование стволовых клеток.

«Это своего рода локальная и глобальная коммуникационная сеть», — объясняет Блэр Бенэм-Пайл, соавтор исследования и доцент Университета. Медицинский колледж Бэйлора. «Тесные взаимодействия влияют на немедленные реакции, но отдаленные сигналы определяют реакцию на более крупные изменения в организме».

Биологическая связь

Санчес Альварадо предлагает удивительную метафору для описания этой динамики. «Если клетки планарий могут реагировать на раздражители на расстоянии, без непосредственных посредников, то биологическая коммуникация больше похожа на социальную сеть с отправителями и получателями на разных уровнях влияния. Здесь нет локальных «порядков», а есть распределенные биохимические резонансы. «Расстояние перестает быть препятствием и становится каналом для диалога».

С этой точки зрения тело можно понимать как «систему биологических связей, в которой каждая клетка корректирует свое поведение на основе возникающего молекулярного консенсуса», — говорит он.

Планарийцы могут регенерировать все свое тело из крошечного фрагмента — феномен, который, по мнению Санчеса Альварадо, содержит в себе удивительный парадокс. «Каждая планария способна быть реконструирована из фрагмента, что воплощает в себе онтологический парадокс: это не просто индивидуум, а интегрированная колония потенциальных организмов, содержащихся внутри нее. Каждая часть вносит свой вклад в целое. С этой точки зрения планарий — это не отдельное тело, а скорее регенеративный континуум, живой архив анатомических возможностей.