Dodano: 28 styczeń 2019r.

Genom aksolotla kluczem do regeneracji narządów u ludzi?

Niektóre zwierzęta mają zdumiewające zdolności regeneracyjne. Naukowcy od wielu lat próbują odkryć ich sekret. Wiedza ta może mieć ogromne znaczenie w praktyce klinicznej. Duży krok w tym kierunku poczynili naukowcy z University of Kentucky, którym udało się poskładać wszystkie elementy tej łamigłówki.

 

Badaczy od lat zastanawia, w jaki sposób niektóre zwierzęta mogą regenerować części swojego ciała. Ciekawość ta zmierza do prostego pytania: Czy człowiek mógłby być zdolny do tego samego? Czy podobne procesy można uruchomić także u ludzi? Gdyby uczonym udało się poznać mechanizmy, które dają tym zwierzętom ich zdumiewające zdolności, mogłoby to odmienić oblicze medycyny.

Ambystoma meksykańska (Ambystoma mexicanum) jest jednym z takich gatunków. Jej zdolności regeneracyjne potrafią zaskoczyć każdego. Płaz ten występuje naturalnie wyłącznie w jednym z jezior znajdujących się w pobliżu miasta Meksyk. Ze względu na swoje zdolności jest cennym zwierzęciem laboratoryjnym, ale jest też hodowana przez akwarystów na całym świecie.

 

- Aksolotl od dawna jest cenionym modelem służącym do badań nad regeneracją narządów. Trudno jest znaleźć część ciała, której nie potrafi zregenerować. Może zregenerować kończyny, ogon, rdzeń kręgowy, oczy, a nawet połowę mózgu – powiedział Randal Voss z UK Spinal Cord and Brain Injury Research Center.

Chociaż ludzie dzielą wiele z tych samych genów z aksolotlem, to genom tej słodkowodnej salamandry jest około dziesięciokrotnie większy od naszego, co stwarza ogromne trudności dla analiz genetycznych. Ma też wiele powtarzających się sekwencji, co jeszcze bardziej utrudnia badania. Genom aksolotla został zsekwencjonowany po raz pierwszy w ubiegłym roku, ale dla naukowców z University of Kentucky był to dopiero początek badań.

Pierwotne sekwencjonowanie nie ujawniło, jak różne części genomu dopasowały się do siebie. Poszczególne odcinki DNA zostały poznane, ale sposób ich interakcji z sąsiadami pozostał tajemnicą. Współpracujący z Vossem dr Jeramiah Smithz przyznał, że te wysiłki dostarczyły wiele cennych danych na temat genomu aksolotla, ale dopóki genom nie zostanie złożony w prawidłowy sposób, naukowcy nie będą mogli przeprowadzić wielkoskalowych analiz struktury i funkcji genomu, co jest kluczem do poznania mechanizmów, które nadają aksolotlowi ich super moce.

Ogromne przedsięwzięcie polegające na odwzorowaniu ludzkiego genomu zapewniło naukowcom narzędzia do odtwarzania danych z genomów innych organizmów. Jednak niezwykłe obciążenie obliczeniowe stwarzane przez organizmy o większych genomach sprawiło, że takie wysiłki były w dużej mierze niemożliwe.

Ale Smith i Voss sprytnie zaadoptowali klasyczne podejście genetyczne i udało im się skutecznie umieścić genom zwierzęcia we właściwej kolejności. Pierwszy raz udało się to z genom tej wielkości. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach pisma „Genome Research”.

- Jeszcze kilka lat temu nikt nie pomyślał, że można złożyć tak duży genom. - powiedział Smith. - Pokazaliśmy, że jest to możliwe przy użyciu opłacalnej i dostępnej metody, która otwiera możliwość do rutynowego sekwencjonowania innych zwierząt z dużymi genomami – dodał.

Jako dowód koncepcji, Voss i Smith wykorzystali zebrane dane do szybkiej identyfikacji genu, który powoduje defekt serca u zwierzęcia, tym samym dostarczając nowy model dla badań podobnego defektu u ludzi. - Badania biomedyczne coraz częściej stają się przedsięwzięciami opartymi na genetyce - powiedział Voss. - Aby zrozumieć ludzką chorobę, trzeba zobaczyć możliwości genetyczne u innych organizmów, takich jak chociażby aksolotl – zaznaczył.

- Teraz, gdy mamy dostęp do informacji o genomie, możemy naprawdę zacząć sondować funkcje genów i dowiedzieć się, w jaki sposób są one w stanie regenerować części ciała. Mam nadzieję, że pewnego dnia będziemy mogli przełożyć te informacje na terapię dostępną dla ludzi, z potencjalnymi zastosowaniami dla uszkodzeń rdzenia kręgowego czy udaru mózgu – wyjaśnił Voss.

Dziko żyjące ambystomy meksykańskie są gatunkiem krytycznie zagrożonym wyginięciem. Jednak zwierzęta te są hodowane w laboratoriach na całym świecie. Jak powiedział Voss, w Wielkiej Brytanii jest prawie 1000 dorosłych aksolotli, a rodowód tamtejszej populacji laboratoryjnej sięga wstecz do 1800 roku.

 

Źródło i fot.: University of Kentuck