Группе ученых из США удалось получить генетически модифицированных мышей с повышенной способностью к регенерации - восстановлению поврежденных тканей и органов. Для этого понадобилось «включить» один единственный ген Lin28a, который обычно активен только во время эмбрионального развития.
Как правило, повышенная способность к регенерации присутствует на ранних этапах жизни, а по мере старения заметно снижается. Особенно это заметно у тех видов, у которых есть принципиально разные стадии развития. Например, у головастика многие ткани могут регенерировать, а у лягушки – уже нет. Также хорошо известно, что у млекопитающих во время эмбрионального развития регенеративные способности выражены гораздо сильнее.
Белок Lin28 активен обычно только во время эмбрионального развития. Кроме того, он снова становится активен при перепрограммировании соматических клеток в эмбриональные стволовые. Его активность у уже рожденных мышей приводит к увеличению размеров животных, задерживает половое созревание, влияет на метаболизм (предотвращает полноту и диабет второго типа). Наоборот, его «выключение» на эмбриональных стадиях приводит к карликовости и вызывает диабетоподобное состояние. Белок Lin28 в клетках подавляет активность регуляторной РНК let-7. Эта РНК регулирует жизненный цикл клеток: рост, деление и смерть. В эмбриональных клетках благодаря Lin28 она неактивна. Такой механизм регуляции есть даже у нематоды C. elegans, и, не претерпев принципиальных изменений в ходе эволюции, добрался до млекопитающих.
У мышей в описываемой работе оказался более густой волосяной покров и более высокая скорость роста волос. Еще интереснее, что у взрослых особей обнаружилась способность к регенерации пальцев и ушей, а также вообще соединительной и хрящевой ткани, чего не наблюдается у обычных мышей.
Тогда исследователи попытались выяснить механизм таких изменений. Сначала они решили выяснить, не играет ли в регенерации роль РНК let-7. Оказалось, что ее инактивация необходима, но не достаточна для приобретения способностей к регенерации. Это значило, что есть еще какой-то механизм, с помощью которого Lin28 влияет на происходящее. Таким механизмом оказалось влияние Lin28 на метаболизм клетки. Именно этим влиянием объясняется связь активности Lin28 и диабета. Авторы показали, что активация Lin28 приводит к более активной экспрессии белков, участвующих в гликолизе и окислительном фосфорилировании – процессах, обеспечивающих клетку энергией, то есть запасание энергии начинает происходить активнее.
Но все-таки не все ткани приобрели способность к регенерации после активации Lin28, а те, которые приобрели, все-таки утрачивали ее по мере старения мыши. Не к концу эмбрионального развития, а заметно позже, но все-таки утрачивали. Можно сказать, что процесс старения (взросления) тканей просто замедлился. По-видимому, непосредственной причиной этого замедления послужили изменения в энергетическом метаболизме клеток, вызванные Lin28. Как именно Lin28 вызвал эти изменения, пока непонятно.
Несмотря на всю свою привлекательность, эти результаты носят скорее фундаментальный характер, а до клинических применений им далеко. Во-первых, активация Lin28 на несвойственной для него стадии развития может иметь очень много разных последствий, не все из которых легко предугадать сейчас. Например, злокачественные опухоли иногда возникают именно в тех случаях, когда «ломается» какой-то внутриклеточный ограничитель роста и деления. Во-вторых, Lin28 – ядерный белок, и добраться до него потенциальным лекарствам будет непросто. Это признают и сами авторы исследования.
