Ambystoma meksykańska jest intensywnie badana ze względu na swoje niezwykłe zdolności do regeneracji. Zwierzę to potrafi odtworzyć całe kończyny, oko, a nawet fragmenty serca. W ostatnich badaniach naukowcy zidentyfikowali dwa geny zaangażowane w regenerację. Prace uczonych mają na celu poznanie mechanizmów odpowiedzialnych za zdumiewające zdolności regeneracyjnych tych małych płazów i zastosowanie ich u ludzi.

Ambystoma meksykańska (Ambystoma mexicanum) zwana także aksolotlem meksykańskim lub salamandrą meksykańską, jest obdarzone niezwykłą cechą. Posiada zdolność do regeneracji niemal każdej części ciała. Utrata kończyny, oka, części serca, a nawet kawałka mózgu nie stanowi problemu. Narządy i kończyny odrastają. – Płazy te regeneruje prawie wszystko po niemal każdym urazie, który ich nie zabija – powiedział Parker Flowers, biolog molekularny z Uniwersytetu Yale.

Tajemnice regeneracji

W badaniach opublikowanych na łamach pisma „eLife”, Flowers i jego koledzy analizowali genetyczne podstawy tej cudownej zdolności, która intryguje naukowców od lat. Ciekawość a zmierza do prostego pytania: w jaki sposób te zwierzęta mogą regenerować różne części swojego ciała? To bardzo ważne pytane i jego postawienie nasuwa kolejne: 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 radykalnie odmienić oblicze medycyny. Choć brzmi to trochę jak z tanich filmów science fiction, to znajomość genetycznych podstawy zdolności regeneracji ambystom meksykańskich mogłaby doprowadzić do opracowania sposobów na regenerację utraconych kończyn a nawet narządów.

Nie jest to jednak proste zadanie. Częściowo wynika to z ogromnej złożoności genetycznej tych płazów. W 2018 roku ich genom został po raz pierwszy zsekwencjonowany, pokazując swój ogrom. Ambystoma meksykańska ma największy z dotychczas zsekwencjonowanych genomów – około 10 razy większy niż genom ludzi, co stanowi ogromne trudności dla analiz genetycznych. Ma też wiele powtarzających się sekwencji, co jeszcze bardziej utrudnia badania.

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.

Identyfikacja genów zaangażowanych w regenerację

Pojawienie się nowych technologii sekwencjonowania i technologii edycji genów pozwoliło naukowcom stworzyć listę zawierającą setki genów, które prawdopodobnie są odpowiedzialne za niesamowite zdolności do regeneracji. Jednak rozmiar genomu utrudnił zbadanie funkcji tych genów.

Pomimo przedstawionych wyzwań, w ubiegłym roku naukowcy znaleźli sposób na dobranie się do sekretów małego płaza. Zespół Flowersa zidentyfikował co najmniej dwa geny zaangażowane w regenerację.

– Jeszcze kilka lat temu nikt nie pomyślałby, że możliwe jest skompletowanie genomu o wielkości ponad 30 GB – powiedział Jeramiah Smith z University of Kentucky, jeden z członków zespołu.

Naukowcy zastosowali techniki edycji genów do stworzenia markerów, które śledzą geny podejrzewane o udział w regeneracji kończyn. Uczeni skupili się na 25 genach, które ich zdaniem są zaangażowane w ten proces.

W ten sposób zidentyfikowali dwa geny w blastemie – masie komórek zdolnych do wzrostu i regeneracji tkanek, które tworzą się w miejscu utraconej kończyny i wydają się być także zaangażowane w odrastania ogona tych płazów.

Nowatorska platforma

„Udostępniamy nową platformę badań przesiewowych, która dzięki ukierunkowanej mutagenezie i śledzeniu markerów, identyfikuje nowe regulatory regeneracji. Stosując to podejście, stwierdzamy, że katalaza i fetuina-b są wymagane, aby komórki uczestniczyły w regeneracji kończyn i prawidłowej regeneracji ogona” – napisali autorzy w publikacji.

Badania są na wczesnym etapie i sami ich autorzy stwierdzili, że prawdopodobnie o wiele więcej genów jest zaangażowanych w regenerację. Mimo to jest to obiecująca droga dla przyszłych badań, które pewnego dnia mogą umożliwić ludziom korzystanie z imponujących sztuczek stosowanych przez ambystomy meksykańskie.

Dziko żyjące ambystomy meksykańskie są gatunkiem krytycznie zagrożonym wyginięciem. Płaz ten występuje naturalnie wyłącznie w jednym z jezior znajdujących się w pobliżu miasta Meksyk. Jednak zwierzęta te są hodowane w laboratoriach na całym świecie. Są też hodowane przez akwarystów.

 

Ambystoma meksykańska ma niezwykłe zdolności regeneracyjne, jej genom jest 10 razy większy od ludzkiego i został już poznany, jest szansa na regenerację ludzkich organów

 

Źródło: Yale University