Манипуляции над электрическим статусом клеток позволили ученым из университета Тафтса, штат Массачусетс вырастить в кишечнике и на хвосте головастиков полностью сформированные глаза. Как ни странно это звучит, но продемонстрированный результат является важным шагом на пути к регенерации сложных органов.

В более ранней работе исследователям удалось отрастить головастику новый хвост взамен утраченного. Для этого они изменили электрические свойства клеток путем стимуляции поглощения ими соли. Эти и полученные позже результаты свидетельствуют о том, что в процессе развития организма животного важная роль в направлении дифференцировки клеток принадлежит не только химическим, но и физическим факторам.

Мембраны всех клеток обладают определенным электрическим потенциалом, формирующимся за счет разницы концентраций заряженных ионов натрия, калия и кальция между внутренним и внеклеточным пространством. Перемещение ионов через мембрану регулируется так называемыми ионными каналами. Для большинства клеток, помимо нервных и мышечных, создаваемые этими потоками заряды очень малы и выражаются в милливольтах. Однако оказалось, что разница потенциалов разных клеток играет важную роль в миграции и развитии клеток.

Исследователи обнаружили, что примерно через 19 часов после оплодотворения яйцеклетки шпорцевой лягушки Xenopus laevis мембранный потенциал некоторых клеток эмбриона снижается примерно на 20 милливольт. На месте локализации этих клеток впоследствии формируются глаза животного. При этом введение соединений, блокирующих изменение потенциала, предотвращает формирование глаз.

Для проверки гипотезы, согласно которой электрические свойства клетки играют важную роль в формировании глаза, ученые встроили ионные каналы, позволяющие создавать характерное уменьшение мембранного потенциала, в клетки кишечника и хвоста головастиков. В результате каждая стимуляция этих каналов приводила к формированию в выбранной локализации дополнительного глаза.

Ранее специалисты считали, что глаза могут формироваться только из клеток головы, экспрессирующих определенные белки-регуляторы. Однако оказалось, что первичным сигналом в данном случае является изменение потенциала, которое каким-то образом запускает продукцию необходимых белков.

Исследователи считают, что в будущем подобные подходы можно будет использовать для стимуляции формирования органов из стволовых клеток в лабораторных условиях. Однако некоторые специалисты сомневаются в успехе подобных экспериментов, так как ход процесса формирования органов, скорее всего, определяется изменением электрического статуса клетки относительно окружающих ее клеток, а не просто достижением определенного уровня мембранного потенциала.

Источник: CNews