Tajemství regenerace odhaleno: Vědci odkryli záhadný mechanismus dorůstání částí těla zvířat
Foto: scienceanm / Depositphotos
Zatímco u plazů není schopnost regenerace tkání nikterak výjimečná, u jiných živočišných druhů o ní vědci příliš mnoho neví. Nový výzkum však odhalil důležitý časový faktor v této rovnici, a sice čas.
Nedávná studie publikovaná v časopise iScience se snažila pochopit, jakým mechanismem organismus zvířat pozná, kolik tkáně ocasu bylo po zranění ztraceno. Tým vedený Augustem Ortegou Granillem v laboratoři Stowers Institute for Medical Research zkoumal, jak ryba druhu halančík tyrkysový (Nothobranchius furzeri) po poškození správně regeneruje svou ocasní ploutev.
Čas hraje při regeneraci zvířecích tkání klíčovou roli
Analýzou dynamiky tkáně během dorůstání vědci zjistili, že kromě známých faktorů (například celkového počtu buněk, které se na opravě podílí) je pro halančíka klíčová také doba, kterou buňky věnují samotnému procesu opravy. Zjištění vrhají zcela nové světlo na již tak velmi náročný a zcela unikátní proces regenerace. Pokud například dojde k poranění na ocasu či na ploutvi, musí se zbývající části těla zvířete včas dozvědět, jak velký je rozsah škod. Jen tak může organismus dostatečně rychle zalarmovat potřebný počet buněk, které vyšle do místa zranění. Celý tento proces musí probíhat automaticky a zcela synchronizovaně – pouze tak může zvířeti daná část těla opět zcela dorůst.
Nová studie ve své podstatě poukazuje na novou a zásadní proměnnou v celkové rovnici regenerace. Dokáží-li vědci modulovat rychlost a délku doby, po kterou může tkáň zahájit regenerační reakci, mohli by také vyvinout způsoby, jak tyto procesy řídit. V praxi by tak mohlo být možné obnovu ztracených či poškozených částí uměle aktivovat, a případně i zefektivnit. Zbývá však odpovědět ještě na jednu klíčovou otázku – jak zvířecí tkáň pozná, že případně nemá nechat narůst zcela nový ocas, ale pouze jeho část?
Potenciální význam nové studie je nezpochybnitelný
Autorům výzkumu se podařilo zjistit, že kožní buňky nejen v místě poranění, ale i ve vzdálených, nepoškozených oblastech, spouštějí komplexní genetický program, který organismus potřebuje pro svou regeneraci. Tkáně v místě oddělení končetiny či jiné části těla pak už jen tuto reakci udržují v chodu. K těmto závěrům vědci dospěli za pomoci techniky editace genů CRISPR-Cas9, přičemž se zaměřili na ten, o němž je známo, že modifikuje právě mezibuněčnou hmotu. Narušením funkce tohoto genu se tým snažil určit jeho úlohu v celém procesu regenerace.
Zvířata s modifikovanou genetickou informací již nadále nebyla schopna zjistit, kolik tkáně bylo ztraceno. Signály tedy nejsou správně přijímány a interpretovány, a zvíře nemusí být schopno obnovit původní tvar a velikost ztracené části. Výsledky studie jsou velice konkrétní: jasně definují, že klíčových je prvních 24 hodin od poranění, kdy se tělo zvířete musí soustředit na replikace mezibuněčné hmoty.
Výzkumy jako tento jsou hnací silou bádání v oblasti regenerační biologie. Pochopit, proč některé organismy vynikají v regeneraci, zatímco jiné – například my lidé – mají tyto schopnosti obnovy značně omezeny, je klíčem k pokrokům v rámci humánní medicíny. Podobné studie jsou tak příslibem pro vývoj nových terapeutických strategií i diagnostických nástrojů, které má současná věda k dispozici.