Odkryto trop tajemnicy regeneracji kończyn

Niewielkie stworzenie ze skrzelami, uśmiechem i jaskrawozieloną skórą właśnie dostarczyło naukowcom kluczową wskazówkę do rozwiązania jednej z największych zagadek biologii: regeneracji kończyn.

Wodne salamandry zwane aksolotlami są znane ze swojej niezwykłej zdolności do regeneracji kończyn utraconych w wyniku urazu lub amputacji. Teraz naukowcy dowiedzieli się więcej o złożonym procesie stojącym za tą supermocą w nowym badaniu opublikowanym w Nature Communications.

„Od dawna w tej dziedzinie zadawane jest pytanie, jakie sygnały przekazują komórkom w miejscu urazu sygnały o konieczności regeneracji np. tylko dłoni, czy całego ramienia” – powiedział starszy autor badania James Monaghan, profesor biologii i dyrektor Instytutu Obrazowania Chemicznego Systemów Żywych na Northeastern University.

MOŻE CIĘ ZAINTERESOWAĆ: Dlaczego bezpieczeństwo żywności zależy od danych, nadzoru i nauk stosowanych?

Okazuje się, że substancja zwana kwasem retinowym, powszechnie występująca w lekach na trądzik na bazie retinolu, odpowiada za sygnalizowanie, które części ciała wymagają regeneracji.

Kwas retinowy jest również ważny w rozwoju ludzkich zarodków, ponieważ mówi komórkom, gdzie rozwijać głowy, nogi i stopy, wyjaśnił Monaghan. Jednak z nieznanego powodu większość naszych komórek traci zdolność „słyszenia” sygnałów regeneracyjnych cząsteczki podczas ciąży.

Choć regeneracja całych kończyn człowieka wciąż wydaje się czymś z gatunku science fiction, Monaghan stwierdził, że badanie funkcji sygnalizacyjnej kwasu retinowego u tych płazów może pomóc w opracowaniu nowych metod leczenia człowieka i terapii genowych.

Aksolotle naturalnie nie świecą w ciemności. Aby zaobserwować sygnalizację kwasu retinowego, zespół Monaghan użył genetycznie zmodyfikowanych aksolotle, które emitują fluorescencyjną zieloną poświatę, gdy cząsteczka aktywuje uszkodzone komórki.

Początkowo zespół badawczy przyjął bardziej „frankensteinowskie” podejście, wstrzykując nadmierne ilości kwasu retinowego do układów salamander i obserwując efekt. W miejscu amputacji aksolotle urosły większe niż było to konieczne, zastępując jedną rękę pełnym ramieniem.

„Jeśli wstrzykniesz dużą ilość kwasu retinowego (w zmianę chorobową), aktywujesz wszystkie geny, które prawdopodobnie nie mają nic wspólnego z wymaganym wzorcem” – wyjaśnia Catherine McCusker, adiunkt biologii na Uniwersytecie Massachusetts w Bostonie, która nie brała udziału w badaniu, ale również zajmuje się regeneracją kończyn salamandry.

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób aksolotle wykorzystują naturalny poziom kwasu retinowego do regeneracji kończyn, Monaghan i jego zespół zmodyfikowali swoje podejście.

MOŻE CIĘ ZAINTERESOWAĆ: Możesz mieć te choroby: ryzyko związane z paleniem papierosów elektronicznych lub waporyzatorów

„Odkryliśmy, że za rozkład kwasu retinowego w ciałach aksolotli odpowiada pojedynczy enzym” – wyjaśniła Monaghan, cytowana przez CNN. Kiedy jej zespół zablokował ten enzym, powtórzyły się te same efekty Frankensteina. „To naprawdę nas ekscytuje i zadziwia, ponieważ pokazuje, że poziom (naturalnego) kwasu retinowego jest kontrolowany przez jego degradację”.

Innymi słowy, zraniona ręka aksolotla „wie”, że nie ma przekształcić się w ramię, częściowo dlatego, że enzym CYP26B1 zapobiega dalszemu procesowi regeneracji – wyjaśnił McCusker.

Jak dotąd zrozumienie tej zależności w systemie regeneracyjnym aksolotla jest tylko jednym elementem układanki – powiedział Monaghan.

Następnym krokiem będzie dokładne określenie genów, na które kwas retinowy oddziałuje w komórkach podczas regeneracji, co pozwoli lepiej zrozumieć „wzorzec”, według którego postępują te komórki.