Учёные обнаружили, что пресноводная золотая яблочная улитка (Pomacea canaliculata) способна полностью восстановить потерянный глаз с роговицей, хрусталиком, сетчаткой и даже зрительным нервом за каких-то 30 дней. Этот «камерный» тип глаза по строению удивительно похож на человеческий, а генетические механизмы, управляющие его развитием, во многом совпадают с нашими. Теперь исследователи с помощью CRISPR хотят понять, можно ли «включить» те же гены у человека и вернуть зрение тем, кто его потерял.

Биолог Алиса Аккорси из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis) называет золотую яблочную улитку идеальной моделью для изучения регенерации сложных органов чувств. Мы искали подходящий организм десятилетиями, говорит она. Улитки всегда умели отращивать головы, но никто раньше не использовал их для изучения именно глаз. А яблочная улитка это просто находка: она быстро размножается, даёт много потомства и легко разводится в лаборатории.

Как улитка отращивает глаз: пошаговая «инструкция» природы

Когда улитка лишается глаза, процесс запускается мгновенно:

1- Первые 24 часа молниеносное заживление раны: ткани смыкаются, чтобы предотвратить инфекцию и потерю жидкости.

2. Следующие дни в зону повреждения мигрируют недифференцированные стволовые клетки. Они начинают активно делиться.

3. Примерно к 10–12 дню клетки начинают специализироваться: формируются хрусталик, сетчатка, роговица.

4. К 15-му дню уже присутствуют все основные структуры, включая зрительный нерв.

5. Полное созревание и «доводка» глаза продолжается ещё пару недель.

Через 28–30 дней новый глаз морфологически и по экспрессии генов практически неотличим от старого. Учёные подтвердили это с помощью микроскопии, диссекций и полногеномного анализа: сразу после ампутации меняется активность около 9000 генов, а через месяц всё ещё 1175.

Генетика, которую мы уже знаем

Самый яркий пример ген pax6. Он считается «главным регулятором» развития глаза у всех животных: от плодовых мушек до человека. Аккорси впервые адаптировала CRISPR-Cas9 специально для яблочной улитки и выключила pax6 у эмбрионов. Улитки, у которых обе копии гена были неработоспособны, родились без глаз. Это доказало: ген работает у них точно так же, как у нас.

Код

Мы показали, что множество генов, участвующих в развитии человеческого глаза, присутствуют и у улитки, подчёркивает Аккорси. А после регенерации новый глаз по морфологии и экспрессии генов практически идентичен оригинальному.

Почему это важно для людей

Человеческий глаз, к сожалению, не умеет регенерировать. Повреждение сетчатки или зрительного нерва часто приводит к необратимой слепоте. Но если ключевые гены регенерации у улитки и у млекопитающих совпадают, то в перспективе их можно будет разбудить у человека с помощью тех же CRISPR-инструментов или других методов генной терапии. Сейчас команда Аккорси разрабатывает поведенческие тесты: смогут ли улитки с новыми глазами различать свет, формы и двигаться к пище так же, как с родными?

Если да, это станет ещё одним доказательством функциональной полноценности регенерированного глаза.

Что дальше?

Исследователи планируют:

1. проверить роль pax6 уже не в эмбрионах, а во взрослом регенерирующем глазе;

2. найти другие гены, которые «включаются» только при регенерации;

Код

«Яблочные улитки дают нам уникальную возможность изучать, как природа восстанавливает сложный сенсорный орган, — говорит Алиса Аккорси. — Если мы найдём набор генов, важных для регенерации глаза у улитки, и эти гены есть у позвоночных — теоретически мы сможем активировать их и у человека».

понять, можно ли перенести эти механизмы на модели позвоночных.

Так что следующий большой шаг в лечении слепоты, возможно, сделает… обычная садовая улитка, которая когда-то просто ползала по аквариуму. А теперь она может показать нам, как вернуть зрение миллионам людей.

Источник: Blindness Breakthrough? This Snail Regrows Eyes in 30 Days

Z1k

1