211service.com
Regenerujące Skrzydełka Kurczaka
Salamandry i danio pręgowany mogą wyhodować nowe kończyny i płetwy, ale odetnij własny palec i nie odrośnie. Teraz naukowcy z San Diego byli w stanie zregenerować skrzydła embrionów kurzych, które normalnie nie mogą wyhodować nowych kończyn. Odkrycia przybliżają naukowców o krok do zrozumienia, jak wywoływać u ludzi zdolności regeneracyjne.
Regeneracja prawdopodobnie obejmuje kombinację czynników, mówi Stefan Badylak , naukowiec z Instytutu Medycyny Regeneracyjnej McGowan w Pittsburghu, PA, który nie jest zaangażowany w badania. Jeśli uda nam się zidentyfikować te kluczowe i złożyć je razem, prawdopodobnie możemy wywołać regenerację.
Kiedy salamandra traci nogę, wyspecjalizowane komórki nabłonka pokrywają ranę, tworząc wielowarstwową strukturę. Komórki te następnie wyzwalają komórki mięśniowe, nerwowe i tkanki łącznej poniżej, aby odróżnicowały się (w zasadzie tracą wyspecjalizowane cechy, które czynią je neuronami lub komórkami mięśniowymi), dzielą się i tworzą kulę komórek podobnych do komórek macierzystych. Kulka komórek zaczyna się rozwijać w taki sam sposób, jak normalna kończyna, tworząc nowe mięśnie i kości, aby wytworzyć zupełnie nową kończynę.
Chociaż wiele zwierząt ma tę zdolność – w królestwie zwierząt więcej gatunków może regenerować kończyny niż nie – ssaki w dużej mierze ją utraciły. Z niejasnych powodów, zamiast tego tworzą blizny po zranieniu. Jednak wielu biologów rozwojowych uważa, że jeśli zrozumieją proces regeneracji, będą w stanie wywołać go u ludzi. Proces ten może potencjalnie naprawić uszkodzoną tkankę, na przykład w mięśniu sercowym po zawale serca, a nawet pobudzić wzrost nowych kończyn.
Naukowcy zidentyfikowali teraz genetyczny przełącznik, który wyzwala regenerację na etapach rozwojowych, kiedy zwierzę normalnie nie ma zdolności. Yasuhiko Kawakami i współpracownicy z Salk Institute for Biological Studies w La Jolla w Kalifornii przeprowadzili eksperymenty na kurczakach i żabach, w których nadmiernie aktywowali zestaw genów zwany ścieżką Wnt, o której wiadomo, że jest zaangażowany w regularny rozwój i uważa się, że jest zaangażowany w regeneracji. Kiedy geny zostały włączone w zarodkach kurzych, którym usunięto rozwijające się skrzydła, działanie to wywołało wzrost nowej kończyny. U żab, które mogą regenerować kończyny, gdy są kijankami, ale nie jako dorosłe, aktywacja genów wydłużyła czas, w którym kijanki mogą się zregenerować.
Uważamy, że kontrolowanie aktywności Wnt może potencjalnie powodować regenerację tkanki, która normalnie się nie regeneruje, mówi Kawakami, biolog rozwojowy, który przeprowadził badanie z Juan Carlos Izpisua Belmonte , także na Salk.
Kawakami ostrzega, że zarówno czas, jak i czas trwania ekspresji genów są kluczowe. Jeśli geny były włączone zbyt długo, rozwinęły się nieprawidłowe kończyny. A jeśli ekspresja genów nastąpiła zbyt późno w rozwoju, nowe kończyny nie były w stanie rosnąć.
Eksperci twierdzą, że odkrycia są ekscytujące, ale ostrzegają, że wiele pozostaje do zrobienia, zanim nowe kończyny będą mogły zostać wyhodowane u ssaków. Badania przeprowadzono na wciąż rozwijających się zwierzętach, których komórki są prawdopodobnie znacznie bardziej elastyczne, jeśli chodzi o wywoływanie regeneracji, mówi Hans-Georg Simon , biolog rozwoju z Northwestern University w Chicago, który bada regenerację kończyn i serca. Nawet ssaki, w tym ludzie, wykazują pewne zdolności regeneracyjne. W pewnych okolicznościach dzieci w wieku pięciu lat mogą wyrosnąć nowy koniuszek palca, jeśli rana jest odpowiednio leczona. Ale ta zdolność zanika wraz z wiekiem.
Ta ścieżka jest niewątpliwie kluczowa, mówi Simon. Jednak inne nieznane czynniki są prawdopodobnie potrzebne do reaktywacji dorosłej, w pełni zróżnicowanej tkanki w celu zrekonstruowania nowej struktury.
Badylak dodaje, że regeneracja ssaków będzie prawdopodobnie wymagała zahamowania naszej normalnej odpowiedzi immunologicznej, która wyzwala stan zapalny w miejscu rany. Żadne ze zwierząt, które potrafią regenerować kończyny, nie wykazuje tego typu odpowiedzi immunologicznej.