O genă comună la axolotli, șoareci și pești-zebrafish ar putea facilita regenerarea membranelor umane
Cercetătorii au investigat o genă comună în trei specii foarte diferite – axolotli, șoareci și pești-zebrafish – și au descoperit potențialul unei terapii genice inovatoare, menită să faciliteze regenerarea membranelor umane, conform unor cercetări publicate recent.
„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 mexicană axolotl. „Ne-a arătat că există programe genetice universale și unificatoare care conduc regenerarea în tipuri foarte diferite de organisme: salamandre, pești-zebrafish și șoareci.”
Studiul, ale cărui rezultate au fost publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences, a implicat și pe David A. Brown, un chirurg plastic care studiază regenerarea digitilor la șoareci la Duke University, și pe Kenneth D. Poss, care studiază regenerarea înotătoarelor la pești-zebrafish la Universitatea Wisconsin-Madison.
La nivel global, anual au loc peste 1 milion de amputări de membre din cauza bolilor vasculare, cum ar fi diabetul, traumatismele, cancerul sau infecțiile, conform statisticilor anuale Global Burden of Disease. Se estimează că numărul acestora va crește odată cu îmbătrânirea populației și creșterea diagnosticării diabetului.
Această provocare iminentă i-a inspirat pe Brown, Currie și Poss să caute un tratament dincolo de proteze, pentru ceva care ar putea înlocui simțurile complexe și abilitățile motorii ale unui membru real.
Ei ar putea fi pe cale să găsească o soluție în ceea ce numesc gene SP, pe care cercetătorii le-au descoperit ca fiind esențiale pentru regenerarea membranelor și care sunt comune în șoareci, pești-zebrafish și axolotli.
Cercetătorii au ales să studieze aceste trei animale din motive specifice:
- Axolotl se remarcă prin abilitățile sale de regenerare, având capacitatea de a regenera membre complete; cozi, inclusiv măduva spinării; părți ale inimii, creierului, ficatului, plămânilor și maxilarului.
- Peștii-zebrafish oferă unul dintre cele mai bune modele pentru regenerarea apendicelui, deoarece înotătoarele lor de coadă se regenerează rapid și au o capacitate nelimitată de regrowth. Zebrafish poate, de asemenea, să-și regenereze inima, măduva spinării, creierul, retinele, rinichii și pancreasul.
- Șoarecii reprezintă mamifere asemănătoare cu oamenii, iar aceștia pot deja să regenereze vârful digitilor lor. La rândul lor, oamenii pot regenera vârfurile degetelor atunci când o leziune păstrează unghia.
Currie a menționat că, odată ce cercetătorii au stabilit că epidermisul regenerant, sau pielea, a tuturor celor trei specii exprimă genele SP6 și SP8, au început să testeze ce fac aceste gene și cum funcționează.
Studenții la biologie, Tim Curtis Jr. și Elena Singer-Freeman, au contribuit la cercetare în laboratorul lui Currie.
În salamandre, SP8 joacă un rol crucial în regenerarea membranelor. Folosind tehnologia de editare genetică CRISPR, laboratorul lui Currie a eliminat SP8 din genomul axolotl. Fără SP8, axolotlul nu a putut să regenereze corespunzător oasele membrelor; un rezultat similar a fost observat și la digitii șoarecilor care au avut genele SP6 și SP8 lipsă.
Cu aceste informații, laboratorul lui Brown a folosit un enhancer de regenerare a țesuturilor găsit la peștii-zebrafish pentru a dezvolta o terapie genică virală.
Această terapie a livrat o moleculă secretată numită FGF8, o genă care este de obicei activată de SP8, pentru a încuraja regenerația oaselor digitilor și a restabili parțial efectele regenerative ale genelor SP lipsă la șoareci.
Membrele umane nu dispun de o asemenea capacitate regenerativă – dar ar putea, la un moment dat, cu o terapie care să imite abilitățile genelor 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 regenerația țesutului la oameni”, a declarat Josh Currie.
Deși va necesita mult mai multă cercetare pentru a transla rezultatele obținute de la digitii șoarecilor la membrele umane, Currie a numit acest studiu fundamental în căutarea unor terapii pentru regenerarea membrelor după leziuni sau boli.
„Cercetătorii urmăresc multe soluții pentru înlocuirea membrelor, inclusiv schelete bioinginerizate și terapii cu celule stem”, a explicat Currie. „Abordarea terapiei genice din acest studiu este o nouă direcție care poate complementa și potențial augmenta ceea ce va fi cu siguranță o soluție multidisciplinară pentru a regenera, într-o zi, membrele umane.”
Currie a subliniat că decizia de a colabora între oamenii de știință care studiază animale atât de diferite a fost esențială pentru această cercetare.
„De multe ori, oamenii de știință lucrează în silozuri: noi lucrăm doar cu axolotl, sau doar cu șoareci, sau doar cu pești”, a spus Currie. „O caracteristică cu adevărat remarcabilă a acestei cercetări este că am lucrat în toate aceste organisme diferite. Asta este cu adevărat puternic și este ceva ce sper să vedem mai mult în domeniu.”
