Человеческий глаз — один из самых сложных органов, и его повреждения часто необратимы. Однако у природы есть удивительные примеры регенерации, и один из них — пресноводная улитка ампуллярия, способная полностью восстанавливать свои глаза. Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе изучают этот феномен, надеясь, что в будущем он поможет в лечении глазных травм у людей.
В новом исследовании доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии Элис Аккорси и ее команда продемонстрировали, что глаза ампуллярии имеют поразительное сходство с человеческими — как в анатомии, так и на генетическом уровне. Это открытие делает улиток идеальной моделью для изучения регенерации сложных органов чувств.
Золотистая ампуллярия (Pomacea canaliculata) — пресноводная улитка родом из Южной Америки. Несмотря на то, что сегодня она считается инвазивным видом, ее выносливость, быстрый репродуктивный цикл и большое потомство делают ее удобным объектом для лабораторных исследований. Но главная особенность ампуллярии — ее глаза. Они относятся к так называемому камерному типу, как и у человека. Это означает, что их строение включает роговицу, хрусталик и сетчатку, что позволяет получать изображения высокого разрешения. Способность улиток полностью восстанавливать такие сложные структуры после ампутации открывает новые горизонты для науки.
Процесс регенерации у ампуллярии занимает около месяца и проходит несколько этапов. Сначала рана заживает, предотвращая инфекцию и потерю жидкости — это занимает примерно сутки. Затем неспециализированные клетки начинают активно размножаться в поврежденной области. В течение полутора недель они дифференцируются, формируя хрусталик, сетчатку и другие компоненты глаза. К 15-му дню все структуры уже сформированы, включая зрительный нерв, но их окончательное созревание продолжается еще несколько недель.
Исследователи также изучили активность генов во время регенерации. Оказалось, что сразу после ампутации около 9000 генов меняют свою экспрессию по сравнению с нормальным состоянием. Через 28 дней различия сохранялись у 1175 генов, что говорит о продолжающемся процессе созревания глаза.
Чтобы понять, какие гены управляют восстановлением глаз, Аккорси и ее коллеги использовали технологию CRISPR-Cas9 для редактирования генома улиток. В первом эксперименте они отключили ген pax6, который у человека и многих животных играет ключевую роль в развитии глаз. Оказалось, что у ампуллярий с двумя нефункциональными копиями этого гена глаза вообще не формируются. Следующий шаг — выяснить, влияет ли pax6 не только на развитие, но и на регенерацию глаз у взрослых улиток.
Ранее россиянам рассказали, как сохранить здоровье глаз при работе в жару.
