Glow-in-the-Dark Axolotls разкриват представа в мистерията на регенерацията на крайниците

Регистрирайте се за бюлетина за научна доктрина на CNN..

Малко създание с безочливи хриле, общителна усмивка и светеща зелена кожа просто даде на учените съществена улика за решение на една от най -големите мистерии на биологията: регенерация на крайниците.

„ Дългогодишен въпрос в тази област е, какви са сигналите, които споделят на клетките на мястото на пострадване да отглеждат единствено ръката, или да отглеждат цяла ръка “, споделя старши създател на проучване Джеймс Монаган, професор по биология и шеф на Института за химическо изображение на живи системи в Североизточния университет.

Оказва се, че вещество, наречено ретинова киселина, което нормално се намира при лекуването с акне на ретинол, е отговорно за сигнализирането на това какви елементи на тялото би трябвало да се регенерират на ранените кафези на аксолотл - и по какъв начин проучването е открито.

Ретиноевата киселина е значима и за развиването на човешки ембриони, казвайки на клетките къде да отглеждат глава, глави и крайници, изясни Монаган. Но по незнайна причина множеството от нашите кафези губят способността да „ слушат “ регенеративните сигнали на молекулата, до момента в който са в матката.

И макар че разраняването на цели човешки крака към момента наподобява като далечните неща от научната фантастика, Монаган сподели, че проучването на сигналната функционалност на ретиноевата киселина в тези земноводни може да помогне за създаването на нови способи за лекуване на хора и генни лечения.

Изучаване на ретиноевата киселина в аксолотите

Axolotls не светят естествено в тъмното. За да следи сигналните сигнали на ретиноевата киселина, екипът на Monaghan употребява генетично модифицирани аксолоти, които блестят флуоресцентно зелено, където молекулата задейства повредените кафези.

Отначало изследователският екип употребява по- „ Франкенщайн “ метод, като инжектира несъразмерни количества ретиноева киселина в системите на саламандрите и следи резултата. На мястото на ампутациите аксолотлите ще порастват повече от това, от което се нуждаят - замествайки ръка с цяла ръка.

„ Ако хвърлите звук ретиноева киселина (място за нараняване), всички тези разнообразни гени, които евентуално нямат нищо общо с нужния проект, ще бъдат задействани “, споделя Катрин Маккускер, доцент по биология в Университета на Масачузетс Бостън, който не е взел участие в изследването, само че също по този начин организира проучвания на регенерацията на Саламандър Лимб.

За да схванат по -добре по какъв начин аксолотите употребяват естествените си равнища на ретинова киселина за регенерация на крайниците, Монаган и неговият екип изместиха метода си.

„ Открихме, че един ензим е виновен за разграждането на ретинова киселина в (Axolotls) тела “, сподели Монаган. Когато екипът му блокира този ензим, същите резултати на Франкенщайн се случиха още веднъж. „ Това е в действителност вълнуващо и ни взриви, защото демонстрира, че равнищата на (естествена) ретинова киселина се управляват от тяхното срив. “

С други думи, ранената ръка на аксолотл знае, че не прераства частично в ръка, тъй като ензимът, наименуван CYP26B1, блокира процеса на регенерация от по -нататък, изясни МакКускър.

Засега разбирането на тази връзка в регенеративната система на Axolotl е единствено едно парче от пъзела, сподели Монаган. Следващата стъпка ще бъде да се разпознава тъкмо какви гени ретинова киселина се насочва към клетките по време на регенерация, с цел да се разкрие в допълнение „ проектът “, който следват тези кафези.

Какво могат да научат хората от аксолотли

Когато клетките на Axolotl са ранени, те минават през развой, наименуван дедиференциация, в който губят своята „ памет “ и се връщат в ембрионално положение, сподели Монаган. В това ембрионално положение клетките стават фокусирани върху генерирането на нови крака и те могат още веднъж да изслушат сигналите на ретиноевата киселина за създаване и напредък.

Човешките кафези обаче не се диференцират, когато са ранени, тъй че те не могат да реагират на сигналите на ретиноевата киселина. Вместо това тъканите ни реагират на пострадване, като бележат, поставят купища колаген и го наричали дневно, сподели Монаган.

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

„ Този ​​въпрос е супер забавен, когато става въпрос за генна терапия, тъй като може би не е нужно да прибавяме гени или да отстраняваме гени, с цел да предизвикаме регенерация при хора - можем просто да включим съответните гени в точното време или да изключим съответните гени в точния миг “, сподели Монаган, като се базира на технологията като CRISPR, която разрешава на учените да вършат промени в ДНК, с цел да предотвратят и лекуват заболяване.

Регенерацията на човешките крака евентуално е надалеч в бъдеще, само че откакто учените схванат повече за сигнализацията на ретиноевата киселина, технологията може да помогне за връщането на тази регенеративна дарба на човешките кафези да лекуват рани и да предотвратят белези, сподели МакКускър.

Част от проучванията на McCusker се концентрира върху това по какъв начин да ускорите процеса на регенерация на крайниците. За Axolotls може да отнеме единствено няколко дни, с цел да се възстановят мъничките си ръце, само че при изцяло пораснал човек този развой може да отнеме години, сподели Маккускер.

„ Важно е да продължим да вършим това главно проучване на биологията “, сподели МакКускер. „ Намираме супер нови способи за правене на неща, които не считаме, че са вероятни сега с актуалната хуманна медицина. “