Cercetătorii au identificat un grup de gene care ar putea facilita regenerarea membrelor umane
Cercetătorii care studiază axolotli, pești-zebră și șoareci au descoperit un set comun de gene ce ar putea ajuta, în viitor, la dezvoltarea de terapii pentru regenerarea membrelor umane.
Rezultatele, publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences, indică o direcție nouă pentru medicina regenerativă și terapia genică.
„Această cercetare semnificativă a reunit trei laboratoare care au lucrat pe trei organisme pentru a compara regenerarea”, a declarat Josh Currie, profesor asistent de biologie la Wake Forest, care studiază salamandra axolotl mexicană. „Ne-a arătat că există programe genetice universale care coordonează regenerarea în organisme foarte diferite, precum salamandrele, peștii-zebră și șoarecii.”
Proiectul a inclus, de asemenea, chirurgul plastic David A. Brown de la Duke University, care studiază regenerarea degetelor la șoareci, și Kenneth D. Poss de la Universitatea Wisconsin-Madison, ale cărui cercetări se concentrează pe regenerarea înotătoarelor la peștii-zebră.
În întreaga lume, anual au loc peste 1 milion de amputații din cauza bolilor vasculare legate de diabet, a accidentelor traumatice, infecțiilor și cancerului, conform statisticilor Global Burden of Disease. Se estimează că acest număr va crește pe măsură ce populațiile îmbătrânesc și diabetul devine mai comun.
De-a lungul anilor, cercetătorii au căutat modalități de a depăși protezele și de a dezvolta tratamente capabile să restabilească mișcarea naturală, senzația și funcția. Studiul recent sugerează că un grup de gene cunoscut sub numele de gene SP ar putea juca un rol central în acest demers.
Cercetătorii au ales axolotli, pești-zebră și șoareci deoarece fiecare specie oferă perspective unice asupra regenerării.
Axolotli sunt renumiți pentru abilitatea lor extraordinară de a regenera membre întregi, precum și țesuturi ale coloanei vertebrale și părți ale organelor, inclusiv inimă, creier, plămâni, ficat și maxilar.
Peștii-zebră sunt un alt model de regenerare puternic, deoarece pot regenera repetat înotătoarele deteriorate. De asemenea, aceștia sunt capabili să repare inima, creierul, coloana vertebrală, rinichii, retina și pancreasul.
Șoarecii au fost incluși pentru că, asemenea oamenilor, sunt mamifere. Aceștia pot regenera vârful degetelor, iar oamenii pot, uneori, să regăsească degetele dacă patul unghiei rămâne intact după o leziune, permițând regenerarea pielii, a cărnii și a osului.
Currie a menționat că echipa a descoperit că epidermisul regenerant, sau țesutul de piele, din cele trei specii a activat două gene numite SP6 și SP8. Cercetătorii au început apoi să investigheze modul în care aceste gene contribuie la regenerare.
Tim Curtis Jr., student la doctorat în biologie, a participat la lucrările din laboratorul lui Currie, alături de studenta la nivel de licență Elena Singer-Freeman, un Goldwater Scholar și absolventă în biochimie și biologie moleculară din 2025 la Wake Forest.
Cercetătorii au descoperit că SP8 este deosebit de important pentru regenerarea membrului la salamandre. Folosind tehnologia de editare genetică CRISPR, echipa lui Currie a eliminat SP8 din genomul axolotlului.
Fără acest gen, axolotli nu au fost capabili să regenereze corect oasele membrului. Probleme similare au fost observate și la șoareci atunci când SP6 și SP8 erau absente din degetele regenerante.
Pe baza acestor descoperiri, laboratorul lui Brown a proiectat o terapie genică virală bazată pe un enhancer de regenerare tisulară identificat anterior la peștii-zebră. Terapia a livrat o moleculă semnal denumită FGF8, care este activată în mod normal de SP8. La șoareci, tratamentul a stimulat regenerarea oaselor în degetele afectate și a restabilit parțial unele abilități regenerative pierdute în absența genelor SP.
Deși membrele umane nu pot regenera natural așa cum o fac membrii salamandrelor, cercetătorii cred că terapiile viitoare ar putea imita unele dintre mecanismele biologice controlate de genele SP.
„Putem folosi aceasta ca un fel de dovadă a principiului că am putea livra terapii pentru a substitui acest stil regenerativ de epidermă în regenerarea țesutului la oameni”, a explicat Currie.
Cercetătorii subliniază că munca este încă la o etapă incipientă și că sunt necesare multe alte studii înainte ca descoperirile în cazul șoarecilor să poată fi traduse în terapii pentru oameni. Cu toate acestea, Currie a descris cercetarea ca fiind o bază importantă pentru viitoarele tratamente regenerative.
„Cercetătorii caută multe soluții pentru înlocuirea membrelor, inclusiv schelete bioinginerite și terapii cu celule stem”, a explicat Currie. „Abordarea terapiei genice din acest studiu este o nouă direcție care poate completa și potențial augmenta ceea ce va fi, cu siguranță, o soluție multidisciplinară pentru regenerarea membrelor umane.”
Currie a mai subliniat importanța colaborării între oamenii de știință care lucrează pe animale și sisteme biologice foarte diferite. „De multe ori, oamenii de știință lucrează în silozuri: lucrăm doar cu axolotl, sau doar cu șoareci, sau doar cu pești”, a spus Currie. „O caracteristică reală a acestei cercetări este că lucrăm pe toate aceste organisme diferite. Aceasta este cu adevărat puternică și este ceva ce sper să vedem mai mult în domeniu.”
