W projekcie uczestniczyły trzy zespoły analizujące różne organizmy: laboratorium Josha Curriego z Wake Forest University, zespół Davida A. Browna z Duke University oraz grupa Kennetha D. Possa z University of Wisconsin-Madison.
Badacze porównali procesy regeneracji u salamandry aksolotla meksykańskiego, danio pręgowanego i myszy, by sprawdzić, czy mimo dużych różnic między gatunkami działają te same mechanizmy genetyczne.
Problemy łazika Curiosity na Marsie
To porównanie doprowadziło ich do wniosku, że w odrastającej skórze wszystkich trzech gatunków aktywują się geny SP6 i SP8. Według autorów pracy właśnie ten wspólny program genetyczny może wyznaczać nowy kierunek dla medycyny regeneracyjnej i terapii genowych.
Dlaczego wybrano aksolotle, ryby i myszy?
Każdy z tych modeli daje naukowcom inny wgląd w regenerację. Aksolotle potrafią odtworzyć całe kończyny, ogon, tkankę rdzenia kręgowego oraz części narządów, w tym serca, mózgu, płuc, wątroby i szczęki. Danio pręgowany wielokrotnie regenerują uszkodzone płetwy ogonowe, a także naprawiają m.in. serce, mózg, rdzeń kręgowy, nerki, siatkówkę i trzustkę.
Danio pręgowany © Pexels.com
Myszy znalazły się w badaniu dlatego, że jako ssaki są bliższe ludziom. Potrafią odrastać im końcówki palców, a u ludzi w niektórych przypadkach dochodzi do odtworzenia opuszka palca, skóry, tkanek miękkich i kości, jeśli po urazie zachowane pozostaje łożysko paznokcia.
Gen SP8 okazał się kluczowy w doświadczeniach
Następny etap polegał na sprawdzeniu, jaką rolę pełnią odkryte geny. Zespół Curriego wykorzystał technologię CRISPR i usunął SP8 z genomu aksolotla. Po tej zmianie salamandry nie regenerowały prawidłowo kości kończyn, co wskazało, że gen ma istotne znaczenie dla całego procesu.
Podobne problemy pojawiły się u myszy, gdy w regenerujących się palcach brakowało SP6 i SP8. Na tej podstawie laboratorium Browna przygotowało wirusową terapię genową opartą na wzmacniaczu regeneracji tkanek, który wcześniej opisano u danio pręgowanego. Terapia dostarczała cząsteczkę sygnałową FGF8, normalnie aktywowaną przez SP8. U myszy rozwiązanie to pobudzało odrastanie kości w uszkodzonych palcach i częściowo przywracało zdolności regeneracyjne osłabione po utracie genów SP.
Co to może oznaczać dla ludzi?
Autorzy badania podkreślają, że od takiego wyniku do leczenia ludzi droga pozostaje bardzo długa. Ludzkie kończyny nie regenerują się naturalnie tak jak kończyny salamander, jednak eksperymenty na myszach sugerują, że część tych biologicznych mechanizmów być może da się kiedyś odtworzyć terapeutycznie.
Josh Currie, profesor asystujący biologii z Wake Forest, ocenił, że badanie stanowi ważny punkt wyjścia dla dalszych prac. Zwrócił też uwagę, że terapia genowa nie musi być jedynym rozwiązaniem, lecz może uzupełniać inne kierunki, takie jak bioinżynieryjne rusztowania czy terapie komórkami macierzystymi.
Według statystyk Global Burden of Disease na świecie dochodzi do ponad 1 mln amputacji rocznie z powodu chorób naczyń związanych z cukrzycą, urazów, infekcji i nowotworów. Badacze spodziewają się, że wraz ze starzeniem się populacji i wzrostem liczby przypadków cukrzycy ta liczba będzie rosnąć.
Największa taka katastrofa. Zginęło wtedy 1,7 tys. osób