At afsløre den komplekse biologiske proces, der gør det muligt for fisk at vokse til sårede finner, kan hjælpe med at fremme regenerativ medicin hos mennesker
Den afrikanske turkis dræbning (Nothobranchius furzeri) kan genoprette sine finner
Forskere har afsløret nye detaljer om, hvordan nogle fisk kan regenerere deres hale efter en skade, som kunne komme os tættere på at anvende regenerativ medicin hos mennesker.
”Mennesker har alle komponenter til at regenerere, men vi gør det ikke,” siger Augusto Ortega Granillo ved Stowers Institute for Medical Research i Missouri. ”Der mangler noget, og vi tror, at den manglende del, det er en reguleringsdel.”
Et mysterium om dyrefornyelse er, hvordan kroppen beregner omfanget af den nødvendige reparation – hvad enten det er nødvendigt at vokse tilbage bare spidsen af en hale, for eksempel eller halen i sin helhed. For at finde ud af mere, skiver Granillos team af enden af halefinnerne af afrikansk turkis killifish (Nothobranchius Furzeri) og spores responsen fra deres gener og celler.
Når en smule af halefinnen hugges af, skal celler på spidsen af alle fiskens finner – også dem, der ikke er beskadiget – reagere og aktivere gener, der er ansvarlige for regenerering. Cellerne i de sunde finner sætter sig hurtigt ned og vender tilbage til deres originale, afslappede tilstand. Men de i den beskadigede halefinne holder deres regenereringsgener aktiveret, som derefter sender et opfordring til hjælp til en klasse af første responderceller kaldet progenitorceller. Disse er placeret i de væv, der er tilbage i halefinnen, såsom knogler, nerver og muskler, og migrerer derefter til den blødende kant af skaden og gengiver hurtigt for at skabe det, der er nødvendigt.
”Regenerering opfinder ikke en ny celle. Det er noget, der allerede findes, ”siger Granillo.
Mens denne migrationsproces forekommer, er hudceller allerede begyndt at vokse og vikle rundt om skaden for at beskytte såret, og disse celler genindspiller laget af proteiner og sukker, der normalt adskiller huden fra det underliggende væv – en polstring kaldet den ekstracellulære matrix .
Forskningsteamet siger, at den ekstracellulære matrix derefter bruges som et nødopbevaringsbestyrelse, hvorpå immunsystemet i det væsentlige kan pin -signaler for at give information til stamcellerne og dirigere dem i genopbygningsprocessen. ”Det skaber (a) reservoir af signaler, der videresender informationen til (stamfader) celler,” siger Granillo.
Mikroskopiske billeder af en halefinne regenererende, taget 6 timer efter skade. Cellerne i cyan er i færd med at opdele; De i gule er midlertidigt aktiverede hudceller
Disse signaler dikterer, hvor mange stamceller der er nødvendige for at foretage reparationen, og hvor de i kroppen skal rekrutteres fra. Derudover antyder den nye analyse, at signalerne også fortæller stamcellerne, hvor længe de har brug for at holde sig til for at udføre jobbet. Jo mere markant skaden, jo længere er de nødt til at blive hængende.
Tidligere forskning havde vist, at regenerering er hurtigere, når mere væv mangler og langsommere, når skaden ikke er så dårlig, men det var uklart hvorfor. Så Granillos team brugte CRISPR-Cas9-genredigeringsteknikken til at fjerne SQSTM1en af de gener, der tænkte at fortælle stamcellerne, hvor hurtigt de skal reparere skader. Uden genet voksede vævet hurtigt tilbage, selv når skaden var mindre.
Dette antyder, at regenereringsprocessen typisk udløser hurtig genvækst, men hvis kroppen genkender, at skaden er relativt mindre, rammer genet SQSTM1 bremserne. Granillo og hans kolleger håber at finde ud af, hvorfor i fremtidig forskning.
Denne undersøgelse hjælper os med at forstå, hvilke oplysninger om mønsteret og placeringen af genvækst, de resterende celler kan huske efter en amputation, siger Sarah McMenamin ved Boston College, Massachusetts, som ikke var involveret i forskningen. Hun synes, det er en tankevækkende og omhyggelig undersøgelse, der bygger på tidligere arbejde.
Dette er især nødvendigt for et bedre greb om, hvorfor regenerering sker i nogle dyr, men er fraværende i andre, herunder mennesker, siger teammedlem Alejandro Sánchez Alvarado, også ved Stowers Institute for Medical Research. Det kan dog stadig være for tidligt at spekulere i, hvordan vi bedst kan bruge denne viden til at fremme terapeutiske interventioner hos mennesker, siger han.
”Hvis vi kan løse dette puslespil, vil vi have adgang til regenerering hos mennesker,” siger Granillo. ”Og regenerering hos mennesker vil ændre menneskeheden.”