Миноги имеют вытянутое тело, как у змеи, и живут в морях, реках и озерах. Они часто бывают наружными паразитами, прикрепляясь к более крупным рыбам. С точки зрения науки миноги интересны своей уникальной регенеративной способностью: они могут восстанавливать спинной мозг после повреждений. И если у млекопитающих разрыв спинного мозга влечет за собой потерю двигательных функций, то миноги после аналогичной травмы успешно восстанавливаются. Их поврежденный позвоночник срастается, с одновременной регенерацией аксонов и образованием синапсов: нейроны спинного мозга по-новому связываются друг с другом. В результате миноги вновь могут двигаться через 10—12 недель после травмы.
В своем новом исследовании ученые решили выяснить генетическую основу, ответственную за умение миног хорошо восстанавливаться. В начале работы морским миногам Petromyzon marinus возрастом 5—7 лет и длиной 10—13 см ломали позвоночник. Затем на протяжении всего периода восстановления исследователи секвенировали РНК, чтобы определить, синтез каких белков происходит, и таким образом определяли, какие именно гены участвуют в регенерации нейронов спинного и головного мозга .
Анализ РНК миног показал, что в результате повреждения спинного мозга у них стали активными несколько генов, которые в обычном состоянии не синтезировали белок в спинном и головном мозге. Среди них оказались гены Atf3 и Jun, которые кодируют аналогичные белки у млекопитающих во время восстановления периферической нервной системы после травм. Также активными были гены, участвующие в росте аксонов и образовании синапсов.
Но главными участниками регенерации спинного мозга миног, по наблюдениям ученых, оказались гены, которые кодируют белки т.н. сигнального пути Wnt. Чтобы проверить исключительную важность этого пути, ученые вводили травмированным миногам специальное вещество-ингибитор Wnt-пути, Wnt-C59. И его введение полностью останавливало регенерацию спинного мозга миног.
Как было известно ученым, этот Wnt-путь, кроме прочего, играет важную роль в эмбриональном развитии и дифференцировке клеток. Он очень эволюционно консервативен, и у миног, и у людей практически одинаков, хотя они имели общего предка более 550 млн лет назад. И так как организация центральной нервной системы миноги очень похожа на человека и других челюстных позвоночных, имеющиеся у них одинаковые гены, задействованные в регенерации, по мнению ученых, дают неплохие шансы на разработку терапевтических средств, которые могут применяться при травмах спинного мозга у людей.
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
О том, как способность к регенерации исчезла в ходе эволюции, читайте на «Чердаке».
