Водният саламандър, наречен аксолотъл, даде на учените важна улика за

Водният саламандър, наименуван аксолотъл, даде на учените значима улика за разгадаването на една от най-големите загадки в биологията – регенерацията на крака.

Освен с забавния си външен тип аксолотли са известни и с необикновената си дарба да възвръщат крака, изгубени вследствие на контузия или ампутация. В изследване, оповестено предходната седмица в научното издание Nature Communications, откриватели разкриха повече за комплицирания развой, който стои зад тази суперсила.

„ Отдавнашен въпрос в тази област е какви са сигналите, които споделят на клетките в мястото на пострадването да възстановят да вземем за пример единствено ръката или цялата ръка “, споделя старшият създател на изследването Джеймс Монаган, професор по биология и шеф на Института за химично изображение на живите системи в Североизточния университет в Бостън, цитира CNN. 

Оказва се, че вещество, наречено ретиноева киселина, което постоянно се употребява в лекуванията за акне, е отговорно за сигнализирането на кои елементи от тялото би трябвало да се регенерират повредените кафези на аксолотла – и по какъв начин. 

Ретиноевата киселина е значима и за развиването на човешките ембриони, като указва на клетките къде да израснат глава и къде крака, изяснява Монаган. По незнайни аргументи обаче множеството от нашите кафези губят способността да „ слушат “ регенеративните сигнали на молекулата, до момента в който са в утробата.

И въпреки че възобновяване на цели човешки крака към момента наподобява като далечна научна фантастика, Монаган споделя, че проучването на сигналната функционалност на ретиноевата киселина при тези земноводни може да помогне за създаването на нови способи за лекуване на хора и генни лечения.
Изследване на ретиноевата киселина в аксолотлите
При естествени условия аксолотлите не светят в тъмното. За да следят сигналите на ретиноевата киселина, екипът на Монаган употребява генетично модифицирани аксолотли, които блестят с зелено на всички места, където молекулата задейства повредените кафези.

Първоначално изследователският екип  инжектира несъразмерни количества ретиноева киселина в организма на саламандрите и следи резултата. В мястото на ампутациите крайниците на аксолотлите са растели повече от нужното. 

„ Ако инжектирате доста ретиноева киселина в (мястото на нараняването), всички тези разнообразни гени, които евентуално нямат нищо общо с нужния проект, ще бъдат задействани “, разяснява Катрин Маккъскър, доцент по биология в Масачузетски софтуерен институт в Бостън. Маккъскър не е взела участие в изследването, само че също изследва регенерацията на крака при саламандри.

За да схванат по-добре по какъв начин аксолотлите употребяват естествените си равнища на ретиноева киселина за регенерация на крака, Монаган и неговият екип трансформирали метода си.

„ Открихме, че един-единствен ензим е виновен за разграждането на ретиноевата киселина в телата (на аксолотлите) “, разкрива Монаган. Когато екипът му блокира този ензим, още веднъж се следи несъразмерен напредък. „ Това е в действителност вълнуващо и ни остави без мирис, защото демонстрира, че равнищата на (естествената) ретиноева киселина се управляват от нейното разграждане. “

С други думи, ранената длан на аксолотла знае, че не би трябвало да се трансформира в ръка, частично тъй като ензимът, наименуван CYP26B1, блокира процеса на регенерация, изяснява Маккъскър.

Разбирането на всичко това е единствено част от целия развой на регенерацията. Следващата стъпка ще бъде да се разпознава тъкмо кои гени ретиноевата киселина нападна в клетките по време на регенерацията, с цел да се разкрие по-подробно „ проектът “, който тези кафези следват, споделя Монаган.
Какво могат да научат хората от аксолотлите
Когато клетките на аксолотла бъдат повредени, те минават през развой, наименуван дедиференциация, при който губят „ паметта “ си и се връщат в ембрионално положение, отбелязва Монаган. В това ембрионално положение клетките се концентрират върху основаването на нови крака и още веднъж могат да реагират на сигналите на ретиноевата киселина, с цел да се развиват и порастват.

Човешките кафези обаче не се дедиференцират при увреждане и по тази причина не могат да реагират на сигналите на ретиноевата киселина. Вместо това, нашите тъкани реагират на увреждането с формиране на белези и струпване на колаген. 

Но какво ще стане, в случай че има метод човешките кафези да одобряват тези сигнали, с цел да изградят още веднъж крака?

„ Въпросът е изключително забавен в подтекста на генната терапия, тъй като може би не е належащо да прибавяме или отстраняваме гени, с цел да предизвикаме регенерация при хората – можем просто да активираме подобаващите гени в точния миг или противоположното – да ги деактивираме “, разяснява Монаган, базирайки се на технологии като CRISPR, които разрешават на учените да вършат промени в ДНК, с цел да предотвратяват и лекуват болести.

Регенерацията на човешки крака евентуално е далечна вероятност, само че разбирането на механизмите на процеса може да помогне за възвръщането на регенеративна дарба на човешките кафези. 

Част от проучванията на Маккъскър се концентрират върху това по какъв начин да се форсира процесът на регенерация на крайниците. При аксолотлите може да отнеме единствено няколко дни, с цел да им пораснат още веднъж крайниците, само че при изцяло възрастен човек този развой може да отнеме години. 

„ Важно е да продължим да вършим тези съществени биологични проучвания “, твърди  Маккъскър. „ Откриваме нови способи за лечение, които не считаме за вероятни сега с актуалната човешка медицина. “