Отрастить глаза. У млекопитающих нашли гены, которые могут восстанавливать зрение

8 октября 2020, 18:21

Аквариумные рыбки данио способны восстанавливать ткань сетчатки глаза. Но выяснилось, что гены, которые отвечают за регенерацию, есть и у млекопитающих.

Мы разделяем 70 процентов наших генов с этими крошечными рыбками, и ученые из США обнаружили, что некоторые из общих генов включают в себя те, которые наделяют рыбок данио способностью отращивать сетчатку.

Видео дня

«Регенерация, кажется, является статусом по умолчанию, и потеря этой способности произошла в нескольких точках эволюционного дерева», — сказал нейробиолог из Университета Джона Хопкинса Сет Блэкшоу.

Сетчатка является частью наших глаз, которая реагирует на свет. Она содержит светочувствительные стержни и колбочки, а также нейроны и синапсы, которые передают полученную световую информацию в наш мозг. Во время развития эмбриона сетчатка формируется из растущего мозга, так что на самом деле это ткань мозга.

Клетки Мюллера также являются частью сетчатки — они поддерживают нейроны сетчатки: убирают нейротрансмиттеры и прочую некротическую ткань, хранят важные молекулы, обеспечивают физическую поддержку и при необходимости обращаются за помощью к иммунной системе.

У некоторых рыб и рептилий эти глиальные клетки также регенерируют нейроны, трансформируясь в клетки, которые затем могут делиться на нейроны сетчатки, включая даже фоторецепторы, такие как палочки и колбочки. Но не у млекопитающих.

Изучая гены в глиальных клетках Мюллера у рыбок данио, цыплят и мышей, нейробиолог Тхань Хоанг из Университета Джона Хопкинса и его коллеги наблюдали, как эти клетки реагируют на травмы у этих трех видов.

«Активированные гены вызывали иммунные клетки для очистки поврежденной ткани», — поясняет Блэкшоу. Но затем у мышей происходило подавление этих генов, что не позволило клеткам трансформироваться в клетки сетчатки.

Исследователи также заметили, что после повреждения сетчатки у всех трех видов клетки Мюллера перестали вырабатывать ядерный фактор I (NFI) — димерный ДНК-связывающий белок, узнающий последовательность, который мешает клетке получать доступ к битам ДНК, отключая тем самым гены. Ученые остановили клетки Мюллера, продуцирующие NFI, и у взрослых мышей началось производство нейронов сетчатки.

«Наше исследование в целом показывает, что у млекопитающих, включая человека, есть потенциал к регенерации, но некоторое эволюционное давление отключило его», — пояснил Блэкшоу.

Команда подозревает, что потеря этой способности может быть связана с компромиссом между регенерированием клеток центральной нервной системы и сопротивлением паразитам. Дело в том, что глия помогает ограничить распространение инфекций. Предыдущее исследование показало, что сигналы, которые вызывают воспаление для предотвращения инфекций, также не позволяют клеткам глии превращаться в продуцентов нейронов, что подтверждает эту идею.

«Мы знаем, что определенные вирусы, бактерии и даже паразиты могут заразить мозг. Если позволить инфицированным клеткам мозга расти и распространять инфекцию по нервной системе, это может иметь катастрофические последствия», — говорит Блэкшоу.

Конечно, мы все еще очень далеки от выращивания замещающей сетчатки у реальных людей. Команда предупреждает, что это очень сложная система, в которой задействовано множество независимых механизмов, которые требуют дальнейшего изучения.

Ранее НВ писал, что ученые создали основанный на нейросети алгоритм, который может следить за формированием тканей внутри искусственной сетчатки и других органов и контролировать этот процесс.

Исследователи из Московского физико-технического института и Института системного программирования Гарвардской школы медицины утверждают, что алгоритму, в отличие от человека, не требуется дополнительной модификации клеток. Это позволяет применять метод при выращивании сетчатки для пересадки.

«Сетчатка человека имеет крайне ограниченный потенциал к регенерации. Это значит, что любая прогрессирующая потеря нейронов, например, при глаукоме, неизбежно приводит к полной слепоте. Сейчас врачам практически нечего предложить таким пациентам, кроме как начинать учить таблицы Брайля. Наша работа делает биомедицину на шаг ближе к созданию клеточной терапии для заболеваний сетчатки глаза, что позволит не только предотвратить прогрессию заболевания, но и вернуть больным уже утраченное зрение», — объяснил руководитель лаборатории геномной инженерии МФТИ Павел Волчков.

Для решения проблемы отбора лучших тканей сетчатки для дальнейшей трансплантации, скрининга лекарственных препаратов или моделирования заболеваний ученые решили использовать методы нейронных сетей и искусственного интеллекта.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Техно
Рассылка о том как технологии изменяют мир
Каждый понедельник

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X