Биологи разблокировали систему природного восстановления зрения

В ДНК млекопитающих есть гены, отвечающие за восстановление повреждённой сетчатки глаза. Эволюция по каким-то причинам заблокировала их работу, но эти гены можно искусственно «включить». Эту операцию биологи уже проделали в опытах с подопытными мышами, и у животных появились новые нейроны взамен повреждённых.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science группой во главе с Сетом Блэкшоу (Seth Blackshaw) из Университета Джонса Хопкинса.

Не секрет, что многие животные куда более способны к регенерации, чем млекопитающие, в том числе и человек. Например, рыбки данио-рерио могут восстанавливать повреждённую сетчатку глаза. Множество людей, потерявших зрение из-за травм сетчатки, не отказались бы от такой способности.

Как выяснили учёные, после повреждения сетчатки у этих рыб активируются клетки так называемой глии Мюллера. Они «перепрограммируются», превращаясь в стволовые клетки. Из этих стволовых клеток образуются новые нейроны сетчатки. У млекопитающих тоже есть глия Мюллера, но вышеописанный процесс почему-то не запускается. Почему?

Ответ на этот вопрос и искали авторы нового исследования. Они выяснили, какие гены активируются при повреждении сетчатки у данио-рерио, кур и мышей (заметим, что глаза мышей очень похожи на человеческие).

[embedded content]

Учёные определили гены, которые отвечают за перепрограммирование клеток глии у данио-рерио. Оказалось, что те же гены присутствуют и у птиц, и у мышей. Эти гены не повреждены мутациями и готовы к работе. Более того, при повреждении сетчатки они приводятся в «состояние повышенной готовности». Но в итоге у кур включаются лишь некоторые из них. У мышей же гены перепрограммирования глиальных клеток не активируются вовсе.

Почему? Как выяснили биологи, есть гены, которые активно этому противодействуют. Они кодируют белки из семейства, известного под названием ядерных факторов-I (nuclear factor I, или NF-I).

Это так называемые факторы транскрипции – белки, которые присоединяются к молекуле ДНК и блокируют работу некоторых генов. В том числе, как выяснилось, и генов, отвечающих за регенерацию сетчатки.

В порядке эксперимента биологи заблокировали у мышей синтез NF-I. И клетки глии Мюллера тут же начали процесс «перерождения». Через 21 день из них образовались новые нейроны, правда, только двух видов: биполярные и амакриновые.

Поясним, что сетчатка содержит множество видов нервных клеток, так что этот результат ещё далёк от полноценной регенерации. Но, по крайней мере, установлено, что у млекопитающих есть гены, отвечающие за восстановление нейронов, и что их работе активно препятствуют некоторые другие гены.

«Наше исследование в целом показывает, что у млекопитающих, включая человека, есть потенциал к регенерации, но эволюционное давление по каким-то причинам отключило его», – резюмирует Блэкшоу.

Это удивительный результат. Трудно понять, какие эволюционные преимущества давали гены, подавляющие восстановление нейронов. Учёным ещё предстоит разобраться в этом.

Доскональное изучение системы регенерации нейронов сетчатки и противодействующих ей сил может проложить дорогу к победе над слепотой. А возможно, и ко многим другим победам, ведь похожие механизмы регенерации работают у данио-рерио в самых разных органах.