От ожившего трупа монстра Франкенштейна до отрубленной руки «Вешь», ведущей самостоятельную жизнь, из «Семейки Аддамс», ожившие ткани — один из самых запоминающихся образов в научной фантастике. Оказывается, этот образ имеет под собой основание в природе. В новом исследовании ученые задокументировали сохранение жизнеспособности ампутированной ткани голотурии (известной также как «морской огурец» в течение более трех лет в естественной морской воде. Это первое известное сообщение о длительном выживании — и дальнейшем росте — отброшенной ткани вне строго контролируемой, стерилизованной среды.
Полученные результаты открывают захватывающие перспективы в биомедицинской области. Они также могут быть использованы в качестве экспериментальной модели для биологических исследований, более доступной для широкого круга лиц, без этических и логистических проблем.
В исследовании, проведенном учеными из Мемориального университета Ньюфаундленда и опубликованном в журнале Science Advances, принимала участие старший научный сотрудник Лаборатории океанологии Бигелоу Рейчел Сиплер.
«Нам пока не удалось вырастить новую, полноценную голотурию, но мы наблюдаем довольно впечатляющий рост и диверсификацию клеток буквально спустя годы после удаления этой ткани. Это как ящерица, которая теряет хвост. Мы знаем, что некоторые ящерицы могут отрастить новые хвосты; мы говорим о том, может ли хвост стать причиной появления новой ящерицы», — сказала Сиплер.
Начиная с середины XX века, ученые добились значительных успехов в создании «бессмертных» клеточных линий, таких как знаменитые клетки HeLa, которые можно выращивать в лаборатории и неограниченно размножать для долгосрочных исследований.
Однако в более ранних исследованиях культуры тканей поддерживались только в «асептических» условиях, которые строго контролировались и поддерживались без каких-либо бактерий или других организмов. Даже в этом случае они не демонстрировали признаков фактического заживления и роста, а также не сохраняли способность к самостоятельному движению.
Известно, что многие иглокожие, к типу которых относятся морские огурцы, обладают впечатляющей способностью к регенерации и незначительным старением клеток. Однако всегда считалось, что утраченные ткани со временем разлагаются или отмирают. Тем не менее, как отмечает Сиплер, в результате внимательного наблюдения исследователи заметили, что некоторые отслоившиеся ткани от амбулакральной ножки голотурии не разложились спустя несколько недель. Более того, казалось, что они даже начали расти.
Исследователи провели ряд экспериментов в проточной морской воде с использованием тканей, взятых с ног, основного тела и щупалец трех особей Psolus fabricii, холодноводного вида морских голотурий.
Они обнаружили признаки диверсификации клеток, иммунной активности и реорганизации тканей в эксплантированной ткани. А поскольку ротовая полость отсутствовала, клетки, по-видимому, получали питательные вещества, поглощая аминокислоты, растворенные в морской воде. Даже спустя три года, когда исследователи прекратили эксперименты для публикации результатов, ткань оставалась активной. По словам Сиплер, эта способность выживать в сложной, стрессовой среде делает эту клеточную линию уникальной по сравнению с другими культурами тканей.
«Природная морская вода – это, пожалуй, самый микробиологически разнообразный и наименее чистый подход, который мы могли бы использовать в экспериментах. И все же эта богатая среда, полная бактерий и органических веществ, фактически питала их и позволяла тканям заживать и расти», – сказала она.
Авторы утверждают, что это имеет огромное значение для биомедицинских наук и инженерии, с потенциальными применениями во всем, от регенерации тканей до антимикробного заживления.
Это также открывает новые возможности для биологических исследований и образования в более широком смысле. Сохраненная ими ткань демонстрирует беспрецедентную способность сохранять свою структурную целостность и сложность в культуре. Ее легче выращивать в лаборатории, и, будучи беспозвоночным, она не подвержена таким многочисленным ограничениям в исследованиях, что делает ее полезной в условиях, где существуют юридические препятствия или ограниченная инфраструктура биобезопасности для использования клеточных линий человека или других позвоночных.
«Это открытие подчеркивает, что океан таит в себе совершенно неожиданные биологические инновации. Тот факт, что тканевые экспланты голотурии могут заживать, реорганизовываться и выживать самостоятельно в течение многих лет в естественной морской воде, предполагает совершенно новую модель биологической устойчивости и регенерации тканей», — сказала Андреа Боднар, научный директор Института морской геномики Глостера, которая не принимала участия в исследовании.
Как океанограф, Сиплер согласна, что это захватывающее открытие наглядно демонстрирует невероятный, нераскрытый потенциал жизни в океане.
«Наилучшие достижения в науке происходят тогда, когда находишь природный аналог изучаемого объекта, — сказала она. — Вот вид, обладающий этой удивительной способностью, о которой мы даже не подозревали. Это напоминание о том, как много еще предстоит открыть в морской среде и как важно защищать эти ресурсы, которые могут содержать действительно ценные знания для нас».
Источник: Bigelow Laboratory for Ocean Sciences.
На фото: микроскопическое изображение удаленной ножки трубки, окрашенной 5-бром-2`-дезоксиуридином, демонстрирует дифференцировку клеток, при этом более плотная зеленая окраска отражает области с более активными клеточными отростками. Автор фото: Сара Джобсон.