Dla większości ssaków zdolność do odbudowania utraconych części ciała jest celem biologicznie nieosiągalnym. Podczas gdy dziecko może zregenerować czubek odciętego palca, a mysz może zregenerować część kończyny, reszta ciała pozostaje niezdolna do podobnych wyczynów. Stanowi to wyraźny kontrast w stosunku do „superregeneratorów”, takich jak salamandry i rozgwiazdy, które są w stanie odrosnąć całe kończyny.
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Science sugeruje, że odpowiedź na pytanie, dlaczego ssaki są ograniczone, może leżeć nie tylko w naszym DNA, ale także w warunkach chemicznych i środowiskowych otaczających nasze komórki.
Rola macierzy zewnątrzkomórkowej
Jedną z głównych przeszkód w regeneracji u ssaków jest tworzenie blizn. W większości przypadków poważnych obrażeń organizmowi priorytetem jest szybkie zamknięcie rany tkanką bliznowatą, co skutecznie blokuje możliwość powrotu do zdrowia.
Badanie prowadzone przez Byrona Mui ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda sprawdzało, dlaczego czubek palca może się zregenerować, a reszta palca nie. Naukowcy skupili się na macierzy zewnątrzkomórkowej – materiale strukturalnym otaczającym i podtrzymującym komórki.
- Odkrycie: Myszy z wyższym poziomem kwasu hialuronowego w macierzy zewnątrzkomórkowej były w stanie skuteczniej regenerować części palców i przy znacznie mniejszych bliznach.
- Znaczenie: Kwas hialuronowy, substancja często stosowana w kosmetykach do zatrzymywania wilgoci, wydaje się odgrywać kluczową rolę w tworzeniu środowiska biologicznego, które sprzyja gojeniu, a nie powstawaniu blizn.
Poziomy tlenu i percepcja komórkowa
W drugim badaniu przyjrzano się czynnikom środowiskowym, które pozwalają niektórym gatunkom na regenerację, a innym nie. Porównując kijanki afrykańskiej żaby szponiastej (które potrafią regenerować kończyny) z embrionami myszy (które nie mogą), badacze odkryli związek między poziomem tlenu a zdolnością regeneracyjną.
Biolog molekularny Georgios Tsissios i jego zespół odkryli, co następuje:
1. Środowisko o niskiej zawartości tlenu — podobne do środowiska wodnego kijanek — pomogło w skuteczniejszym gojeniu się tkanek embrionalnych myszy.
2. Zmniejszając poziom tlenu w kończynach myszy, badacze byli w stanie wywołać wczesne reakcje regeneracyjne, które zwykle nie występują u ssaków.
3. Jest jednak pewien skomplikowany zwrot: komórki kijanki wydają się mniej wrażliwe na zmiany poziomu tlenu niż komórki myszy. Sugeruje to, że sposób, w jaki komórka postrzega swoje otoczenie jest równie ważny jak samo środowisko.
Dlaczego jest to ważne dla przyszłości
Wyniki te oznaczają zmianę paradygmatu w podejściu naukowców do medycyny regeneracyjnej. Zamiast skupiać się wyłącznie na zmianie genów, badacze badają obecnie, jak manipulować lokalnym środowiskiem rany, aby „oszukać” komórki ssaków, aby zachowywały się jak komórki salamandry.
Chociaż badania te nie doprowadziły jeszcze do pełnego odrostu kończyn, stanowią one plan przyszłej terapii. Kontrolując poziom kwasu hialuronowego i regulując ekspozycję na tlen, naukowcy mają nadzieję w końcu wyjść poza leczenie prostych ran i zająć się regeneracją złożonych tkanek.
„Jako społeczność naukowa, ułożenie tych puzzli ostatecznie doprowadzi nas do możliwości regeneracji kończyn u ludzi”. — Jessica White, Uniwersytet Harvarda
Wniosek
Identyfikując poziom kwasu hialuronowego i tlenu jako kluczowe czynniki regeneracji, badania te przybliżają nas do zrozumienia, jak przezwyciężyć proces powstawania blizn u ssaków. Chociaż całkowite przywrócenie kończyny pozostaje odległym celem, te biologiczne wskazówki stanowią podstawę przyszłych przełomów w inżynierii tkankowej i gojeniu ran.
