Płazińce, małe robaki zamieszkujące rzeki i jeziora, mają zdumiewającą zdolność. Są w stanie regenerować się właściwie bez żadnych ograniczeń. Ostatnio naukowcom udało się zidentyfikować typ komórek, dzięki którym zawdzięczają tę niesamowitą umiejętność.

Platyhelminthes

Od lat naukowcy obserwują zdumiewające umiejętności płazińców zwanych też robakami łaskimi (Platyhelminthes). Stworzenia te są blisko spokrewnione z tasiemcem, ale nie są pasożytami. Należą do klasy wirków i osiągają długość do 20 mm. Ich zdolności regeneracyjne są niemal nieograniczone.

Jeśli tylko wystąpią odpowiednie warunki, robaki te potrafią odbudować uszkodzone lub nawet przedzielone na pół ciało. W ten sposób powstają dwa osobniki o tym samym materiale genetycznym. Mogą nawet spowodować, że odrasta im głowa. Badaczom brakowało narzędzi niezbędnych do skutecznego śledzenia tego procesu, aż do teraz.

Dzięki pionierskiej technice łączącej genomikę, cytometrię przepływową i obrazowanie, naukowcy zidentyfikowali dorosłą pluripotencjalną komórkę macierzystą odpowiedzialną za zdumiewające zdolności regeneracyjne robaków płaskich. O wynikach swoich badań uczeni poinformowali na łamach pisma „Cell”.

Płazińce mogą nas wiele nauczyć o komórkach macierzystych i medycynie regeneracyjnej. – Nasze odkrycie zasadniczo mówi, że nie jest to już abstrakcja, że ​​naprawdę istnieje komórka, która może przywrócić zdolności regeneracyjne – powiedział kierujący badaniami Alejandro Sánchez Alvarado ze Stowers Institute for Medical Research.

Platyhelminthes

Każdy wielokomórkowy organizm zbudowany jest z pojedynczej komórki, która dzieli się na dwie identyczne komórki, następnie cztery i tak dalej. Każda z tych komórek zawiera dokładnie to samo DNA i jest uważana za pluripotencjalną – co oznacza, że ​​może przyczynić się do powstania wszystkich możliwych typów komórek w organizmie. Ale gdzieś po drodze te komórki startowe – zwane zarodkowymi komórkami macierzystymi – rezygnują z innego losu i stają się komórkami skóry, komórkami serca, komórkami mięśni lub innym typem komórek. Wraz z rozwojem organizmu, komórki te są zastępowane przez komórki w ustalonych rolach.

U ludzi etap życia, w którym komórki mają nieskończony potencjał, inaczej mówiąc są pluripotencjalne, trwa bardzo krótko i kończy się właściwie krótko po narodzinach. Ale płazińce nigdy nie tracą tej zdolności. Komórki te razem z robakami wchodzą w dorosłość stając się dorosłymi pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi. Badacze są przekonani, że kryją one sekret regeneracji.

Chociaż badania nad tym typem komórek trwają od przeszło stu lat, to dopiero w ostatnich latach naukowcy byli w stanie scharakteryzować tę potężną populację komórek za pomocą nowoczesnych technik molekularnych. Wysiłki naukowców wykazały, że ta pozornie jednorodna populacja komórek była w rzeczywistości konglomeratem różnych podtypów o różnych właściwościach i różnych wzorach ekspresji genów.

Mimo że badaczom udało się nieco poznać te tajemnicze komórki, to okazało się, że niezwykle trudno jest wyizolować dokładnie te, które umożliwiają nieograniczoną regenerację. Sánchez Alvarado i jego zespół zaczęli poszukiwać charakterystycznej cechy, która mogłaby pomóc je zidentyfikować.

Jedną z takich cech, która od dawna była wykorzystywana do odróżniania pluripotencjalnych komórek macierzystych od innych komórek, jest marker komórek macierzystych znany jako piwi-1. An Zeng należący do zespołu Sáncheza Alvarado najpierw oddzielił komórki, które wyraziły ten marker od tych, które go nie miały. Zauważył on, że komórki te można podzielić na dwie grupy – jedną, która wyrażała wysoki poziom piwi-1 oraz drugą, która wyrażała niski poziomy markera. Zeng stwierdził, że tylko te o wysokim poziomie piwi-1 pasują do definicji molekularnej dorosłych pluripotencjalnych komórek macierzystych.

– Ten rodzaj równoczesnej ilościowej analizy ekspresji genów i poziomów białek nigdy wcześniej nie był wykonywany u płazińców. Wielu badaczy założyło, że wszystkie komórki wykazujące ekspresję piwi-1 są pluripotencjalne i nie ma znaczenia, ile znacznika wyrażają. Pokazaliśmy, że ma znaczenie – przyznał Sánchez Alvarado.

Podczas dalszych badań Zeng wybrał około 8000 komórek z wysokim poziomem markera piwi-1 i przeanalizował ich wzory ekspresji genów. Ku swojemu zaskoczeniu Zeng zidentyfikował 12 różnych podtypów tych komórek. Poprzez proces eliminacji wykluczył następnie jakiekolwiek podgrupy z sygnaturami genetycznymi wskazującymi, że komórki były przeznaczone do pełnienia określonej roli. Tym sposobem zostały mu dwie podgrupy, które nazwał Nb1 i Nb2.

Projektując zielone białko fluorescencyjne, które przylgnęło do powierzchni tych komórek, badacze mogli następnie śledzić, gdzie dokładnie w ciele robaków znajdowały się te komórki i obserwować, co się stanie, gdy płazińce zostały zranione. I rzeczywiście, jeśli naukowcy skaleczyli robaka, komórki Nb2 mnożyły się w miejscu urazu i leczyły ranę.

Co więcej, zespół przeprowadził kolejny eksperyment, w którym udoskonalili komórki Nb2, a następnie wstrzyknęli je do płazińca, który został wystawiony na śmiertelne dawki promieniowania. Komórki Nb2 ponownie zaludniły organizm robaka i uratowały go przed śmiercią.

Białko, które ulega ekspresji na powierzchni dorosłych pluripotencjalnych komórek macierzystych u robaków – znane jako tspan-1 – występuje również u ludzi. To, jak sugerują naukowcy, może wskazywać na pewne nowe możliwości.

– Wzbogaciliśmy się o pluripotencjalną populację komórek macierzystych, która otwiera drogę do wielu eksperymentów, które wcześniej nie były możliwe. Fakt, że znacznik, który znaleźliśmy, wyraża się nie tylko u płazińców, ale także u ludzi, sugeruje, że istnieją pewne konserwatywne mechanizmy, które możemy wykorzystać. Spodziewam się, że będzie to miało szerokie zastosowanie do każdego organizmu, który kiedykolwiek polegał na komórkach macierzystych, aby stać się tym, czym jest dzisiaj. A to w zasadzie wszystkie organizmy na Ziemi – wyjaśnił Sánchez Alvarado.

 

 

 

 

 

Źródło: Stowers InstituteThe Independent, DziennikNaukowy