В работе, опубликованной в PNAS, группа исследователей впервые охарактеризовала геном плоского червя, что подготовило почву для множества новых исследований червя и его регенеративных способностей. Группу возглавляли профессор лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) и исследователь HHMI Грегори Хэннон, также профессор и старший руководитель группы в Кембриджском институте CRUK при Кембриджском университете, и доцент CSHL Майкл Шац.
«Этот плоский червь может регенерировать любую часть своего тела, кроме мозга», — говорит Хэннон. Он изучал важный путь в репродуктивных тканях млекопитающих, когда заинтересовался Macrostomum. «Этот и другие регенерирующие плоские черви имеют тот же тип пути, действующий в стволовых клетках, который отвечает за их замечательные регенеративные способности. Когда мы начали пытаться понять биологию этих стволовых клеток, очень быстро стало ясно, что нам нужна информация о генетическое содержание этих организмов ».По словам Шаца, у M. lignano оказался необычно сложный геном, наполненный повторяющимися элементами, которые затрудняли сборку и анализ. «На уровне генома это почти не имеет отношения ни к чему еще, что когда-либо было секвенировано.
Это очень странно и уникально в этом смысле». Чтобы преодолеть крайнюю сложность генома, команда использовала новую технологию секвенирования с длинным считыванием, которая повысила качество полученной последовательности генома более чем в сто раз по сравнению со стандартными подходами с коротким считыванием.
Исследователи использовали геномную информацию червя, чтобы изучить, как изменяется экспрессия генов во время регенерации. «Это очень мощный инструмент, позволяющий увидеть активируемые гены, отвечающие за регенерацию животного», — объясняет Шац. «Мы думаем, что это будет очень важный вид для исследования стволовых клеток».«Плоский червь идеален для изучения стволовых клеток», — говорит ведущий автор исследования Кая Васик, которая проводила работу в качестве аспиранта в лаборатории Хэннона вместе с соавтором Джеймсом Гуртовски из лаборатории Шаца. «Черви похожи на плавающие мешки со стволовыми клетками, поэтому к ним очень легко добраться», — говорит Васик. «Из того, что мы рассмотрели, похоже, что многие из путей развития, которые присутствуют у людей, также присутствуют у червей, и теперь мы можем изучить, могут ли они потенциально участвовать в регенерации».По словам соавтора Питера Ладурнера, доцента Университета Инсбрука, червь обладает множеством свойств, которые делают его хорошей модельной системой: «M. lignano небольшая, имеет простые ткани и органы, прозрачна и имеет половое размножение. . " Задолго до того, как его геном был доступен, M. lignano уже изучалась на предмет его понимания стволовых клеток и дифференциации тканей.
Доступность генома теперь позволяет исследователям делать много вещей, которые они не могли раньше, например, искать в геноме, иметь список генов и получить представление об организации генома червя.Хэннон говорит, что потребуется подробный анализ, чтобы выяснить, как стволовые клетки плоского червя могут развиваться в различные типы клеток. Он также планирует изучить, как пути, которые он изучил у других организмов, действуют у червей. «Целью этого проекта было дать нам и другим возможность заниматься новой биологией. Есть надежда, что по мере того, как эти инструменты станут более доступными, сообщество будет расти».
По словам соавтора Лукаса Шарера из Базельского университета, около 15 международных исследовательских групп на трех континентах активно работают над плоскими червями Macrostomum. Шарер говорит, что он и Ладурнер сыграли важную роль в развитии более широкого сообщества исследователей Macrostomum. «Изначально червь использовался в качестве модели для изучения эмбриологии и нейробиологии, а начиная с конца 1990-х годов исследования расширились до биологии стволовых клеток, тканевого гомеостаза и регенерации — тем, которые все еще очень активно изучаются сегодня», — говорит он. «Мы полностью ожидаем, что публикация генома приведет к всплеску интереса к этой универсальной модели организма».