211service.com
Rozwiązanie zagadki regeneracji kończyn
Salamandry mają godną pozazdroszczenia zdolność odrastania amputowanych lub zranionych przydatków; odtwarzają wszystkie kości, mięśnie, skórę, naczynia krwionośne i nerwy nowej części ciała tak umiejętnie, że trudno powiedzieć, czy kiedykolwiek jej brakowało. Ze względu na tę zdolność salamandry są popularnym tematem dla naukowców badających regenerację – i próbujących dowiedzieć się, w jaki sposób ludzkie komórki mogą zostać nakłonione do wykonania tego samego wyczynu.
Z powrotem : Komórki Schwanna są pokazane tutaj w kończynie salamandry. Kiedy kończyna odrastała po amputacji, tylko te komórki owinęły się wokół włókien nerwowych; inne typy komórek nie przekształciły się w komórki Schwanna.
W salamandrach nowe tkanki pochodzą z guzowatej masy komórek, która tworzy się w miejscu urazu, zwanej blastemą. Do tej pory większość naukowców uważała, że blastema zawiera populację komórek macierzystych, które stały się pluripotencjalne – zdolne do wytworzenia wszystkich potrzebnych tkanek. Ale nowy artykuł w czasopiśmie Natura dostarcza dowodów, że tak nie jest. Zamiast tego komórki macierzyste zaangażowane w regenerację tworzą jedynie komórki tkanki, z której pochodzą. Odkrycie sugeruje, że regeneracja nie wymaga od komórek przeprogramowania się tak radykalnie, jak zakładali naukowcy.
Elly Tanaka , główny naukowiec badania w Centrum Terapii Regeneracyjnych w Dreźnie w Niemczech mówi, że wiele osób miało wrażenie, że te komórki blastemy są takie same. Laboratorium Tanaki wykazało nawet wcześniej, że pojedyncze włókno mięśniowe może dać początek kilku rodzajom komórek w zregenerowanej kończynie. Ale poprzednie badania, jak mówi, opierały się na niedoskonałych metodach śledzenia komórek, takich jak stosowanie barwników fluorescencyjnych, które mogły przedostać się do innych komórek.
W najnowszym badaniu zespół Tanaki zastosował nowatorską metodę śledzenia losu komórek z różnych tkanek u gatunku salamandry zwanego aksolotlem. Naukowcy najpierw stworzyli transgeniczne aksolotle, które w całych swoich ciałach przenosiły zielone białko fluorescencyjne (GFP). Gdy zwierzęta były jeszcze embrionami, naukowcy usunęli kawałek tkanki z regionu kończyn zwierząt transgenicznych i przeszczepili tkankę w to samo miejsce u nietransgenicznych aksolotli. Przeszczepy zostały włączone do rozwijającego się ciała jako normalne komórki, a gdy kończyna biorcy przeszczepu została następnie odcięta, naukowcy mogli śledzić los komórek fluorescencyjnych w miarę odrastania kończyny.
Naukowcy wykorzystali tę metodę do śledzenia losu komórek skóry wewnętrznej i zewnętrznej, mięśni i chrząstek, a także komórek Schwanna, które izolują włókna nerwowe. Odkryli, że w przeciwieństwie do wcześniejszych dowodów, komórki mięśniowe w miejscu amputacji stają się tylko komórkami mięśniowymi nowej kończyny. Inne typy komórek również przylgnęły do swoich poprzednich tożsamości; Jedynym wyjątkiem, mówi Tanaka, jest to, że komórki wewnętrznych warstw skóry i chrząstki wydają się być w stanie przekształcić się w siebie. Ale w przeważającej części, jak mówi, blastema nie jest jednorodną masą komórek, ale mieszanką komórek macierzystych lub progenitorowych z różnych tkanek, które pozostają oddzielone podczas całego procesu.
Specyficzne dla komórki : To zdjęcie przedstawia fragment zregenerowanej kończyny salamandry. Znakowane fluorescencyjnie komórki Schwanna (zielony) są owinięte wokół nerwów (czerwony). W pozostałych komórkach nie ma fluorescencji (kolor niebieski), co pokazuje, że komórki Schwanna nie zamieniają się w inne typy komórek podczas regeneracji.
Naukowcy odkryli również, że niektóre komórki zapamiętują nie tylko swoją tożsamość, ale także pozycję w ciele. Na przykład komórki chrząstki pamiętają, czy mają tworzyć ramię, przedramię czy dłoń, podczas gdy komórki Schwanna po prostu migrują w dowolne miejsce, w którym są potrzebne.
Tanaka mówi, że to odkrycie wywoła poważną zmianę w myśleniu o wymogach regeneracji. Wyjaśniając, dlaczego salamandry mogą odrastać kończyny, a ludzie nie, postawiono hipotezę, że dzieje się tak, ponieważ salamandry mogą silnie zmieniać tożsamość komórek. Ale w rzeczywistości ich komórki nigdy tak naprawdę nie tracą swojej tożsamości; zamiast tego wydają się wykorzystywać komórki macierzyste specyficzne tkankowo, zdolne do wytworzenia określonej części nowej kończyny. Tanaka wskazuje, że ludzie mają również komórki macierzyste specyficzne dla tkanek, które zastępują różne rodzaje tkanek. Być może salamandry nie robią czegoś znacznie bardziej skomplikowanego niż to, co zrobiłyby ludzkie komórki macierzyste, mówi. Nakłanianie ludzkich komórek do regeneracji może nie wymagać kroków tak drastycznych, jak uczynienie komórek pluripotencjalnymi.
Alejandro Sanchez Alvarado , naukowiec badający regenerację na Uniwersytecie Medycznym w Utah, mówi, że ta metoda genetycznego tatuowania przeszczepionych komórek jest nowatorską techniką w dziedzinie regeneracji. Tanaka uważa, że poprzednie badania mogły wprowadzić naukowców w błąd, stosując niedoskonałe metody śledzenia, takie jak barwniki poprzez hodowanie komórek przed ich przeszczepieniem i ewentualną ich modyfikację, lub poprzez umożliwienie różnym typom komórek skażenia próbek.
Sánchez mówi również, że pomysł, że blastema zawiera kilka różnych typów komórek, był hipotezą mniejszościową i że to badanie pokazuje, że ta hipoteza okazuje się słuszna. Ostrzega, że naukowcy muszą teraz ustalić, czy zjawisko to jest takie samo u dorosłych aksolotli i traszek, które są podstawowym organizmem modelowym do badań nad regeneracją. Ale jeśli okaże się, że ten sam mechanizm leży u podstaw innych przypadków regeneracji, zmieniłoby to to, co naukowcy uważają, że jest wymagane do odbudowy części ciała, Sánchezsays. Pozostaje jednak bez odpowiedzi główne pytanie: jeśli ludzie mają już komórki macierzyste specyficzne dla tkanek, jaka dokładnie jest różnica między naszymi komórkami a komórkami salamandry?