Οι επιστήμονες ανακάλυψαν το γονίδιο του «ιερού δισκοπότηρου» που θα μπορούσε μια μέρα να βοηθήσει τους ανθρώπους να αναγεννήσουν τα άκρα τους

“Αυτή η αξιοσημείωτη μελέτη συγκέντρωσε τρία εργαστήρια, που εργάζονται σε τρεις οργανισμούς για να συγκρίνουν την αναγέννηση”, δήλωσε ο επίκουρος καθηγητής βιολογίας του Wake Forest, Josh Currie, του οποίου το εργαστήριο μελετά μεξικανικές σαλαμάνδρες axolotl. «Αυτό μας έδειξε ότι υπάρχει ένα παγκόσμιο, ενοποιημένο γενετικό πρόγραμμα που οδηγεί στην αναγέννηση μιας ποικιλίας οργανισμών, σαλαμάνδρων, ζέβρα και ποντικών».

Ο πλαστικός χειρουργός του πανεπιστημίου Duke David A. σε αυτό το έργο. Brown, που μελετά την αναγέννηση των δακτύλων σε ποντίκια, και ο Kenneth D. του Πανεπιστημίου του Wisconsin-Madison. Poss, του οποίου η έρευνα επικεντρώνεται στην αναγέννηση των πτερυγίων σε ζέβρα.

Κοινή χρήση γονιδίων της αναγέννησης μεταξύ των ειδών

Παγκοσμίως, περισσότεροι από 1 εκατομμύριο ακρωτηριασμοί συμβαίνουν κάθε χρόνο λόγω αγγειακών παθήσεων που σχετίζονται με τον διαβήτη, τραυματικών κακώσεων, λοιμώξεων και καρκίνου, σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία για την παγκόσμια επιβάρυνση των ασθενειών. Οι ερευνητές αναμένουν ότι ο αριθμός αυτός θα αυξηθεί καθώς ο πληθυσμός γερνάει και ο διαβήτης γίνεται πιο συχνός.

Με τα χρόνια, οι επιστήμονες έχουν εξερευνήσει τρόπους για να προχωρήσουν πέρα ​​από τα τεχνητά μέλη και προς θεραπείες ικανές να αποκαταστήσουν τη φυσική κίνηση, την αίσθηση και τη λειτουργία. Αυτή η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι μια ομάδα γονιδίων γνωστών ως γονίδια SP μπορεί να διαδραματίσει κεντρικό ρόλο σε αυτή την προσπάθεια.

Οι ερευνητές επέλεξαν axolotls, zebrafish και ποντίκια επειδή κάθε είδος προσφέρει μοναδικές γνώσεις για την αναγέννηση.

Τα Axolotls είναι γνωστά για την αξιοσημείωτη ικανότητά τους να αναγεννούν ολόκληρα όργανα, συμπεριλαμβανομένων των ουρών, του ιστού του νωτιαίου μυελού και τμημάτων οργάνων όπως η καρδιά, ο εγκέφαλος, οι πνεύμονες, το ήπαρ και η γνάθος.

Το Zebrafish είναι ένα άλλο ισχυρό μοντέλο αναγέννησης, επειδή μπορεί να ξαναφυτρώσει τα κατεστραμμένα ουρά πτερύγια επανειλημμένα. Είναι επίσης σε θέση να επιδιορθώσουν την καρδιά, τον εγκέφαλο, τη σπονδυλική στήλη, τα νεφρά, τον αμφιβληστροειδή και το πάγκρεας.

Τα ποντίκια συμπεριλήφθηκαν επειδή, όπως και οι άνθρωποι, είναι θηλαστικά. Οι αρουραίοι μπορούν να ξαναφυτρώσουν τις άκρες των δακτύλων τους και οι άνθρωποι μερικές φορές μπορούν να ξαναγεννήσουν τις άκρες των δακτύλων τους εάν το νύχι είναι άθικτο μετά τον τραυματισμό, επιτρέποντας στο δέρμα, τη σάρκα και τα οστά να αναπτυχθούν ξανά.

Ο Currie είπε ότι η ομάδα ανακάλυψε ότι η αναγεννητική επιδερμίδα, ή ιστός δέρματος, και των τριών ειδών ενεργοποίησε δύο γονίδια, το SP6 και το SP8. Οι ερευνητές άρχισαν στη συνέχεια να ερευνούν πώς ακριβώς αυτά τα γονίδια συμβάλλουν στην αναγέννηση.

Βιολογία Ph.D. Ο μαθητής Tim Curtis Jr. συμμετείχε στην εργασία στο εργαστήριο του Currie, μαζί με την πτυχιούχο φοιτήτρια Elena Singer-Freeman, υπότροφο Goldwater και απόφοιτο βιοχημείας και μοριακής βιολογίας του Wake Forest το 2025.

Τα πειράματα CRISPR αποκαλύπτουν βασικούς ρόλους στην αναγέννηση των οργάνων

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το SP8 είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την αναγέννηση των άκρων στις σαλαμάνδρες. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR, η ομάδα του Curry αφαίρεσε το SP8 από το γονιδίωμα axolotl.

Χωρίς το γονίδιο, τα axolotls δεν ήταν σε θέση να αναγεννήσουν σωστά τα οστά των άκρων. Οι επιστήμονες παρατήρησαν παρόμοια προβλήματα σε ποντίκια όταν τα SP6 και SP8 απουσίαζαν από τα αναγεννημένα ψηφία.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα ευρήματα, το εργαστήριο του Μπράουν σχεδίασε μια ιική γονιδιακή θεραπεία βασισμένη σε έναν ενισχυτή αναγέννησης ιστών που είχε προηγουμένως αναγνωριστεί σε ζέβρα.

Η θεραπεία παρέχει ένα μόριο σηματοδότησης που ονομάζεται FGF8, το οποίο κανονικά ενεργοποιείται από το SP8. Στα ποντίκια, η θεραπεία διέγειρε την αναγέννηση των οστών σε κατεστραμμένα δάχτυλα και αποκατέστησε εν μέρει μέρος της αναγεννητικής ικανότητας που χάθηκε όταν τα γονίδια SP απουσίαζαν.

Τα ανθρώπινα άκρα δεν μπορούν να αναγεννηθούν φυσικά όπως τα άκρα σαλαμάνδρας, αλλά οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι μελλοντικές θεραπείες θα μπορούσαν ενδεχομένως να μιμηθούν ορισμένες από τις βιολογικές διεργασίες που ελέγχονται από το γονίδιο sp.

«Μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε ως ένα είδος απόδειξης αρχής ότι μπορεί να είμαστε σε θέση να παρέχουμε θεραπείες ως εναλλακτική λύση σε αυτό το αναγεννητικό στυλ της επιδερμίδας στην αναγέννηση ιστού στους ανθρώπους», εξήγησε ο Currie.

Οικοδόμηση προς τη μελλοντική αναγέννηση ανθρώπινων οργάνων

Οι ερευνητές προειδοποιούν ότι η εργασία βρίσκεται ακόμα στα αρχικά της στάδια και ότι θα χρειαστεί πολύ περισσότερη έρευνα προτού τα ευρήματα σε ποντίκια μεταφραστούν σε θεραπεία για τον άνθρωπο. Ωστόσο, ο Curry περιέγραψε την έρευνα ως σημαντικό θεμέλιο για μελλοντικές αναγεννητικές θεραπείες.

«Οι επιστήμονες επιδιώκουν πολλές λύσεις για τη μεταμόσχευση οργάνων, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανικών ικριωμάτων και της θεραπείας με βλαστοκύτταρα», εξήγησε ο Currie. «Η προσέγγιση της γονιδιακής θεραπείας σε αυτή τη μελέτη είναι ένας νέος τρόπος για να συμπληρώσει και ενδεχομένως να ενισχύσει αυτό που σίγουρα μια μέρα θα είναι μια πολυεπιστημονική λύση για την αναγέννηση των ανθρώπινων οργάνων».

Ο Currie τόνισε επίσης τη σημασία της συνεργασίας μεταξύ επιστημόνων που εργάζονται σε διαφορετικά ζώα και βιολογικά συστήματα.

«Πολλές φορές, οι επιστήμονες εργάζονται στα σιλό τους: Δουλεύουμε μόνο σε axolotls, ή εργαζόμαστε μόνο σε ποντίκια, ή εργαζόμαστε μόνο σε ψάρια», είπε ο Currie. “Ένα πραγματικά ξεχωριστό χαρακτηριστικό αυτής της έρευνας είναι ότι εργαζόμαστε σε όλους αυτούς τους διαφορετικούς οργανισμούς. Αυτό είναι πραγματικά ισχυρό και είναι κάτι που ελπίζω να δούμε περισσότερα στο πεδίο.”