Улитка Pomacea canaliculata стала перспективной моделью для изучения процессов регенерации глаз благодаря исследованиям Медицинского института Стёрмера.
В отличие от человеческих глаз, неспособных восстанавливаться после серьезных повреждений, сложная камера глаза улитки, имеющая анатомическое сходство с человеческим глазом, способна полностью регенерироваться даже после полной ампутации.
Под руководством президента и главного научного сотрудника Института Стёрмера Алехандро Санчеса-Альвардо, доктора философии, был проведен прорывной эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications. Это открытие открывает новые перспективы для разработки методов лечения заболеваний глаз человека, включая возрастную макулярную дегенерацию.
Генетические инструменты для изучения регенерации
Бывший постдокторский исследователь Алессандра Аккорси, доктор философии, ныне доцент Университета Калифорнии в Дэвисе, возглавила команду ученых, подтвердившую анатомическое сходство улитки с глазами позвоночных, включая наличие хрусталика, роговицы и сетчатки. Ученые также разработали генетические инструменты, позволяющие создавать стабильные вариации генов для лучшего понимания механизмов регенерации глаза.
Сравнивая регенеративные способности улитки и человека, Аккорси подчеркнула важность проведенной работы: Мы впервые увидели, насколько похожим является строение глаза улитки на человеческий. Второе значимое открытие заключалось в обнаружении маленьких эмбрионов без глаз после блокирования функции гена pax6, который играет ключевую роль в развитии человеческого глаза.
Фазы регенерации глаза улитки
Исследователи выделили четыре стадии процесса регенерации глаза, происходящего примерно за 28 дней:
- Заживление раны;
- Формирование специализированной клеточной массы;
- Появление хрусталика и сетчатки;
- Завершение развития всех компонентов глаза.
Хотя у позвоночных, включая людей, возможно лишь начальное заживление раны, целью исследований стало выявление генетического переключателя, позволяющего улитке заново начать процесс полного восстановления глаза.
Роль гена pax6 в развитии глаза
Одним из наиболее значимых открытий стало обнаружение присутствия гена pax6 у улитки, известного своей критической ролью в развитии глаз у позвоночных и плодовых мушек. Используя технологию CRISPR-Cas9 редактирования генома, ученые заблокировали функцию pax6, вызвав отсутствие глаз у здоровых улиток.
Аккорси подчеркнула значимость полученных результатов: Мы поняли, что можем использовать улиток для выяснения функций генов. Мы получили первый пример, когда вмешательство в работу одного гена приводило к отсутствию глаза у эмбриона.
Платформа для генетических и регенеративных исследований
Санчес-Альвардо подчеркнул значение объединения модели регенерации с возможностями генетики: Впервые в истории науки мы имеем возможность детально изучить механизмы, лежащие в основе сложного сенсорного органа — глаза, начиная с момента повреждения и заканчивая полным восстановлением.
Ангус Давсон, доктор философии, Университет Ноттингема, отметил широкие перспективы открытия: Работа демонстрирует потенциал улиток Pomacea canaliculata как уникальной системы для выявления генетических механизмов развития моллюсков.
Карта генов для восстановления зрения
На каждой стадии регенерации исследователи проанализировали активность генов, составив список потенциальных кандидатов, играющих важную роль в процессе регенерации глаза. В будущем планируется проверить необходимость каждого из этих генов для успешной регенерации и формирования глаза.
