Яблочная улитка, или Pomacea canaliculata, является инвазивным пресноводным моллюском из Южной Америки, который обладает уникальной способностью к полной регенерации своих сложных, камерных глаз. Эти глаза анатомически схожи с человеческими и включают в себя хрусталик, роговицу и сетчатку. Улитка, достигающая в длину двух-трех дюймов, демонстрирует поразительную биологическую стойкость, которая делает ее идеальным объектом для исследований.
Происходя из водоемов Бразилии и Аргентины, Pomacea canaliculata распространилась по всему миру, включая США, Европу и Азию, в основном через аквариумную торговлю. Этот вид представляет серьезную угрозу для местных экосистем. По данным Техасского института инвазивных видов, улитки способны уничтожить до 100% посевов риса на стадии прорастания, нанося значительный экономический ущерб.
Полный процесс восстановления ампутированного глаза у улитки занимает около 28 дней, при этом первые признаки регенерации становятся заметны менее чем за две недели. Этот процесс состоит из четырех четких стадий: заживление раны, формирование особого клеточного скопления, появление нового хрусталика и сетчатки, и, наконец, созревание всех компонентов глаза. Позвоночные, включая человека, способны осуществить лишь первую стадию — заживление раны.
В исследовании, опубликованном 6 августа в журнале Nature Communications, ученые из Института медицинских исследований Стоуэрса использовали технологию редактирования генов CRISPR для изучения этого феномена. В центре их внимания оказался ген pax6, который известен своей ключевой ролью в развитии глаз у позвоночных и плодовых мушек.
Исследователи Элис Аккорси и Алехандро Санчес Альварадо применили CRISPR для нарушения работы гена pax6 у яблочных улиток. В результате на свет появилась линия моллюсков, которые были полностью здоровы, но рождались без глаз. Это подтвердило фундаментальную роль гена pax6 не только в регенерации, но и в первоначальном формировании зрительных органов.
В ходе эксперимента команда проанализировала генетическую активность на каждой из четырех стадий регенерации. Это позволило им составить список генов-кандидатов, отвечающих за процесс восстановления, и понять точную последовательность их активации. Ученые стремятся обнаружить тот «генетический переключатель», который позволяет улитке перейти от простого заживления к полному восстановлению сложной структуры.
Несмотря на то, что глаза улиток и человека эволюционировали независимо, для их построения используются многие из тех же фундаментальных генетических «строительных блоков». Это делает Pomacea canaliculata мощной моделью для изучения регенерации сложных тканей в целом.
Полученные знания открывают путь к разработке терапевтических подходов для лечения травм и дегенеративных заболеваний человеческого глаза, таких как дистрофии роговицы и макулярная дегенерация. Понимание генетического механизма, который природа уже создала, может стать основой для технологий, способствующих восстановлению или защите зрения у людей.
Как заявила Элис Аккорси, изучение различных стратегий, выработанных в ходе эволюции, имеет решающее значение. По ее словам, «изучение этих различных стратегий может открыть совершенно новые перспективы в том, как мы понимаем — и, в конечном счете, лечим — наши собственные тела».
Изображение носит иллюстративный характер
Происходя из водоемов Бразилии и Аргентины, Pomacea canaliculata распространилась по всему миру, включая США, Европу и Азию, в основном через аквариумную торговлю. Этот вид представляет серьезную угрозу для местных экосистем. По данным Техасского института инвазивных видов, улитки способны уничтожить до 100% посевов риса на стадии прорастания, нанося значительный экономический ущерб.
Полный процесс восстановления ампутированного глаза у улитки занимает около 28 дней, при этом первые признаки регенерации становятся заметны менее чем за две недели. Этот процесс состоит из четырех четких стадий: заживление раны, формирование особого клеточного скопления, появление нового хрусталика и сетчатки, и, наконец, созревание всех компонентов глаза. Позвоночные, включая человека, способны осуществить лишь первую стадию — заживление раны.
В исследовании, опубликованном 6 августа в журнале Nature Communications, ученые из Института медицинских исследований Стоуэрса использовали технологию редактирования генов CRISPR для изучения этого феномена. В центре их внимания оказался ген pax6, который известен своей ключевой ролью в развитии глаз у позвоночных и плодовых мушек.
Исследователи Элис Аккорси и Алехандро Санчес Альварадо применили CRISPR для нарушения работы гена pax6 у яблочных улиток. В результате на свет появилась линия моллюсков, которые были полностью здоровы, но рождались без глаз. Это подтвердило фундаментальную роль гена pax6 не только в регенерации, но и в первоначальном формировании зрительных органов.
В ходе эксперимента команда проанализировала генетическую активность на каждой из четырех стадий регенерации. Это позволило им составить список генов-кандидатов, отвечающих за процесс восстановления, и понять точную последовательность их активации. Ученые стремятся обнаружить тот «генетический переключатель», который позволяет улитке перейти от простого заживления к полному восстановлению сложной структуры.
Несмотря на то, что глаза улиток и человека эволюционировали независимо, для их построения используются многие из тех же фундаментальных генетических «строительных блоков». Это делает Pomacea canaliculata мощной моделью для изучения регенерации сложных тканей в целом.
Полученные знания открывают путь к разработке терапевтических подходов для лечения травм и дегенеративных заболеваний человеческого глаза, таких как дистрофии роговицы и макулярная дегенерация. Понимание генетического механизма, который природа уже создала, может стать основой для технологий, способствующих восстановлению или защите зрения у людей.
Как заявила Элис Аккорси, изучение различных стратегий, выработанных в ходе эволюции, имеет решающее значение. По ее словам, «изучение этих различных стратегий может открыть совершенно новые перспективы в том, как мы понимаем — и, в конечном счете, лечим — наши собственные тела».
