Genele viermilor planari dezvăluie secretele regenerării celulelor cerebrale deteriorate
Creierul uman are dificultăți în a se vindeca singur în urma unor leziuni sau boli.
Însă unele animale pot să își folosească propriile abilități celulare nu doar pentru a repara leziuni, ci și pentru a-și regenera complet creierul. O echipă de cercetători de la Universitatea din Georgia a identificat mai multe gene care fac posibilă regenerarea creierului în cazul unui anumit tip de vierme plat.
Pe termen lung, ne dorim să dezvoltăm idei prin care să îmbunătățim capacitatea creierului uman de a se regenera. Înțelegerea regenerării cerebrale pe care o putem obține folosind animale simple ne oferă un motiv de optimism. Nu este o proprietate înnăscută a creierelor care le face ineficiente în regenerare. Este ceva specific oamenilor.
Creierul atât al viermilor planari, cât și al oamenilor este alcătuit din rețele de celule specializate numite neuroni. Aceste celule comunică între ele prin semnale electrice sau chimice. Anumiți neuroni reacționează la stimuli, cum ar fi lumina sau atingerea, în timp ce alții controlează mișcarea.
Viermii planari utilizează celule stem pentru a înlocui neuronii după o leziune. Deși și oamenii au celule stem, acestea nu reușesc să se transforme în noi neuroni suficient de eficient pentru a vindeca leziunile. Studiul recent oferă lumină asupra modului în care genele comune funcționează în viermii planari și pune bazele pentru cercetători de a investiga căi similare care ar putea fi activate la oameni pentru a concepe terapii mai bune pentru leziuni cerebrale traumatice sau boli.
Unii viermi planari pot regenera țesuturi, mușchi, chiar și creierul lor. Planarii pot fi găsiți în apă dulce, apă sărată sau chiar pe uscat. Aceștia nu au sisteme circulatorii sau respiratorii, dar dispun de celule stem care se pot transforma în orice celulă de care organismul are nevoie într-un anumit moment, făcându-le un subiect valoros pentru studiul creierului și al cogniției.
Folosind celulele stem, planarii pot regenera întregul corp dintr-o mică fâșie de fragment corporal. Aceștia pot reconstrui țesuturi, mușchi și chiar creierul lor.
Însă cum știu aceste mici creaturi ce tip de celulă să producă și unde să o direcționeze?
Publicat în Nature Communications, studiul a identificat aproape o duzină de gene responsabile pentru instructarea celulelor stem să devină neuroni care produc dopamină și pentru a direcționa acești neuroni noi către locațiile corecte din corpul viermilor. Acești neuroni sunt, de asemenea, prezenți la oameni și la alte animale.
Cunoscută ca fiind „substanța chimică a bunăstării”, dopamina este mai mult decât un simplu neurotransmițător asociat recompensei și plăcerii. Aceasta acționează și ca un semnal care ajută neuronii să comunice între ei și joacă un rol esențial în controlul mișcării. Persoanele cu boala Parkinson, de exemplu, experimentează tremur și rigiditate din cauza nivelurilor scăzute de dopamină.
Când cercetătorii au eliminat unele dintre genele descoperite în acest studiu, au observat că planarii au avut dificultăți în a produce noi neuroni care generează dopamină și au avut, de asemenea, o mișcare lentă, similară cu efectele nivelului scăzut de dopamină la oameni și alte mamifere.
În prezent, furnizorii de servicii medicale nu au multe opțiuni pentru a trata condiții precum boala Parkinson, Alzheimer sau leziunile cerebrale traumatice. Folosirea celulelor proprii ale corpului în același mod în care o fac planarii pentru a vindeca rănile ar putea reprezenta o schimbare semnificativă.
„Am descoperit rețeta genetică pentru a crea aceste tipuri de celule în planari,” a spus Roberts-Galbraith. „Sperăm că această lucrare va ajuta pe alții să descopere cum să creeze neuroni care produc dopamină din celule stem care pot fi transplantate mai eficient la pacienți.”
Laboratorul lui Roberts-Galbraith din departamentul de biologie celulară face parte din Centrul de Biomedicină Regenerativă al UGA, un hub de cercetare interdisciplinară axat pe potențialul medicinei regenerative.
