Открыт ключевой белок, который превращает иммунные клетки в «строителей» для регенерации хвоста головастиков

Головастик шпорцевой лягушки — объект исследования. Автор: Kato et al 2025

Исследователи из Токийского университета Сумика Като, Такэо Кубо и Таро Фукадзава обнаружили, что белок c1qtnf3, вырабатываемый мышечными стволовыми клетками, перенаправляет макрофаги (иммунные клетки) с защитных на восстановительные функции в процессе регенерации хвоста у головастиков.

Это открытие дает важное понимание регенеративных способностей некоторых животных и открывает путь для дальнейших исследований возможного применения у млекопитающих. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Как головастики восстанавливают хвосты

Способность к регенерации — суперспособность, которая пригодилась бы любому живому существу, но ей обладают лишь немногие избранные. Одно из них — африканская шпорцевая лягушка (Xenopus laevis), головастики которой могут полностью восстанавливать утраченные хвосты, включая спинной мозг и мышцы. Для этого стволовые клетки, способные превращаться в специфические ткани, должны активизироваться. Однако изучение этих ранних этапов регенеративного процесса было сложной задачей, поскольку стволовые клетки присутствуют в очень малых количествах, что затрудняет их наблюдение.

«Ранее мы разработали метод эффективного обогащения тканевых стволовых клеток, — говорит Фукадзава. — Основываясь на этой технике, мы планировали прояснить поведение тканевых стволовых клеток во время регенерации хвоста, исследуя гены, специфично экспрессируемые в этих клетках».

Исследователи провели секвенирование РНК единичных клеток, чтобы определить, какие гены были активны в каждой из них. В ходе этого процесса они идентифицировали различные типы клеток и решили сосредоточиться на предполагаемых мышечных стволовых клетках. Они обнаружили, что эти клетки экспрессируют белок c1qtnf3 (complement c1q tumor necrosis factor-related protein 3) в большей степени, чем другие типы клеток. Чтобы понять функцию этого гена в процессе регенерации, исследователи провели эксперименты по отключению гена, блокируя его работу.

Модель, предлагающая причинно-следственную связь между макрофагами, обычно отвечающими за иммунные функции, и мышечными стволовыми клетками для регенерации хвостов головастиков. Автор: Kato et al 2025

«Отключение c1qtnf3 привел к нарушению регенерации хвоста, — объясняет Като, — что указывает на то, что функция c1qtnf3 необходима для успешного восстановления. Мы также обнаружили, что количество макрофагов в культе хвоста у головастиков с отключением было снижено, что позволяет предположить нарушение функции макрофагов».

Связь между стволовыми клетками, макрофагами и регенерацией

Это открытие привело к гипотезе, что макрофаги играют роль в регенерации, которую обеспечивают мышечные стволовые клетки через c1qtnf3, но требовалось больше доказательств. Затем исследователи «перезапустили» макрофаги, используя другой ген и молекулярный путь — ген нейтрофильного цитозольного фактора 1 (neutrophil cytosolic factor 1), участвующий в функции макрофагов.

«Когда я обнаружила, что принудительная экспрессия этого гена и, как следствие, увеличение числа макрофагов восстанавливает регенерацию хвоста у головастиков, — говорит Като, — это было похоже на то, как точки соединились в единую картину».

Таким образом, предлагаемый механизм регенерации хвоста головастиков выглядит так: предполагаемые мышечные стволовые клетки секретируют фактор C1qtnf3, который приводит к накоплению макрофагов в культе хвоста, способствуя его восстановлению. В будущем исследователи намерены выяснить, как именно макрофаги под влиянием c1qtnf3 способствуют регенерации и какие клеточные и молекулярные механизмы работают в регенерирующих тканях.

ИИ: Это фундаментальное исследование приближает нас к пониманию того, как можно «перенастроить» иммунную систему млекопитающих, включая человека, для усиления регенеративных процессов, что в перспективе может привести к прорыву в лечении травм и дегенеративных заболеваний.