Az axolotlok rejthetik a végtagok újjánövesztésének kulcsát

„Ez a faj különleges” – mondja James Monaghan, a Northeastern Egyetem biológusa, a tanulmány vezető szerzője Dino Grandoninak a Washington Postban. A kétéltűek „valóban az állatok néhány rendkívüli képességének bajnokává váltak”.

Monaghan és csapata genetikailag úgy módosította az axolotlokat, hogy sötétben világítsanak, hogy azonosítsák azokat a molekuláris útvonalakat, amelyek lehetővé teszik az állatok végtagjainak visszanövesztését. Ez segített nekik meghatározni egy retinolsav nevű molekulát – az A-vitamin származékát, amely számos bőrápolási termékben megtalálható –, mint a végtagok regenerálódásának kulcsfontosságú összetevőjét, és megvizsgálni annak szerepét. Eredményeiket a Nature Communications folyóiratban tették közzé, számol be a smithsonianmag.com.

Fontos kiemelni, hogy a kutatás kimutatta, hogy a retinolsav segít megmondani az axolotlnak, hogy milyen típusú végtagot kell újranövesztenie. Ez biztosítja például, hogy az állat ne növesszen ki egy egész kart, amikor csak egy kézre van szüksége.

„Ez egy olyan kérdés, amely mindig is foglalkoztatta a fejlődésbiológusokat és a regenerációs biológusokat: Honnan tudja a regenerálódó szövet, és hogyan készíti el a tervrajzát arról, hogy pontosan mi hiányzik?” – mondja Catherine McCusker, a Massachusetts Bostoni Egyetem fejlődésbiológusa, aki nem vett részt a tanulmányban, Lauren Leffernek a Popular Science-ben.

A kérdés megválaszolásához a kutatók – kissé hátborzongató módon – levágták az axolotlok karjait. „Fontos, hogy ezek az állatok a végtag-amputáció után nem mutatták fájdalom vagy szorongás jeleit, mint az emlősök, és heteken belül teljesen regenerálódnak” – mondja Monaghan a Washington Postnak.

Monaghan és csapata különböző szintű retinolsav adagolásának hatásait tesztelte amputált axolotloknál, amelyek „elég Frankenstein-szerűek” lettek – nyilatkozta Monaghan. Amikor túl sok savat adtak hozzá, az egyik axolotl egy plusz teljes végtagot növesztett a kezén.

A csapat rájött, hogy a szalamandrák karjaiban a retinsav szintje eltérő. A váll közelében a retinsav szintje magasabb, míg a molekula mennyisége csökken a kezek felé haladva. A kutatás szerint a CYP26B1 nevű enzim lebontja a retinsavat, és szabályozza annak mennyiségét a test egyes részein. Tehát kis mennyiségű retinsav azt eredményezi, hogy a szalamandrák csak egy ujjat vagy lábujjat növesztenek, míg nagyobb mennyiség esetén egy egész kart vagy lábat.

A kutatók egy Shox nevű gént is azonosítottak, amely fontos szerepet játszik ebben a folyamatban – ez az egyik olyan gén, amelyet a retinolsav céloz meg az axolotl sejtjeiben, áll a közleményben. Amikor a retinolsav-jelátvitel szintje az axolotlokban megemelkedett, a Shox gén aktiválódott, ami arra utal, hogy kulcsfontosságú szerepet játszik az axolotlok végtagregenerációjában. Amikor a tudósok egy CRISPR-Cas9 nevű génszerkesztő eszközt használtak a gén eltávolítására az axolotl DNS-éből, az állatok normál méretű kezeket növesztettek, de nagyon rövid karokat.

„A bizonyítékok arra utalnak, hogy a sérülés utáni megfelelő génekhez való hozzáférés teszi lehetővé számukra a kar regenerálódását. Így bekapcsolhatják azokat a programokat, amelyek eredetileg felépítették a kart” – magyarázza Monaghan Meryl Davids Landaunak a National Geographicnál, utalva a Shox génre.

Az emberekben retinsav és Shox gén is található, ami azt jelenti, hogy közösek azok a genetikai útvonalak, amelyek lehetővé teszik az axolotlok testrészeinek újranövesztését – a kihívás az, hogyan lehet felszabadítani az erejüket, mondják a szakértők. Ha a tudósok erre rájönnek, az „a jelenleginél nagyobb regeneratív potenciál helyreállításához vezethet” – mondja Thomas Rando, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem Széles Őssejtkutató Központjának igazgatója, aki nem vett részt a tanulmányban, a National Geographicnak.

Monaghan hozzáteszi a publikációhoz, hogy el tudja képzelni, hogy a jövő kutatói olyan tapaszt terveznek, amely az emberi sejteket úgy programozza át, hogy regenerálja a végtagot, ahelyett, hogy hegszövetet hozna létre súlyos sérülés után.

Ahhoz, hogy az embereken visszanövesztésre kerüljenek a hiányzó végtagok, még hosszú út áll előttünk, de a további alapkutatások – mint például ez az új tanulmány – segíthetnek a tudósoknak ebben a célban – nyilatkozta McCusker a Popular Science-nek. „Emlékeznünk kell arra, hogy továbbra is be kell fektetnünk ezekbe az alapvető biológiai tanulmányokba” – teszi hozzá.