A regeneráció kulcslépését fedezték fel

Sok állatról tudunk, amely képes visszanöveszteni sérült testrészeit. A regeneratív orvoslás évek óta próbálja ellesni ezeknek a fajoknak a titkát, hogy fölhasználhassa a baleset vagy betegség miatt elvesztett emberi végtagok újranövesztéséhez. Bár a regeneráció folyamatának szakaszait még mindig kevéssé ismerjük, most egy lépéssel megint közelebb jutottunk a végső célhoz. Amerikai kutatók föltárták a zebradánió végtagregenerációjának egy kulcsfontosságú sejtfolyamatát.

A kaliforniai Salk Intézet kutatói az akvaristák közt népszerű zebradániót vagy zebrahalat (Danio rerio) használták föl kísérleteikhez. Ha a zebrahal farkát amputálják, akkor nagyjából egy hét alatt regenerálódik anélkül, hogy bármilyen sebhely maradna a vágás helyén. Ráadásul a regeneráció folyamán a régi szerv tökéletes másolata képződik, és a folyamat újra meg újra lejátszódik, ha szükséges.

Scott Stewart, az eredményekről az Amerikai Tudományos Akadémia folyóiratában (PNAS) megjelent cikk vezető szerzője elmondta, hogy a regenerációban és az embrionális fejlődésben sok közös vonás van. Mivel a regeneráció nagy vonalakban megismétli az embrionális fejlődést, melynek során összetett, soksejtű organizmus fejlődik egy maroknyi embrionális őssejtből, a kutatók elkezdték összehasonlítani a két folyamatban résztvevő gének kifejeződési mintáit. A fejlődés folyamán az egyes specifikus sejtekben lévő gének ki-be kapcsolódnak, így indítják be a megfelelő kifejeződési mintákat, amelyek révén kialakul az egész állat. Amikor befejezték a munkájukat, némák maradnak egészen addig, amíg egy sérülés vagy egy szándékos amputáció újra be nem kapcsolja őket.

E hasonlóságok alapján Stewart arra következtetett, hogy a regenerációban részt vevő géneknél ugyanazok a géncsendesítő mechanizmusok vehetnek részt, mint amelyek az embrionális őssejteknél is szerepet játszanak. Az embrionális őssejtek készenléti állapotban vannak, hogy bármely szükséges sejtté átalakuljanak, de a DNS-t "becsomagoló" fehérjék, az úgynevezett hisztonok "féken tartják" őket. A hisztonok egyúttal olyan kémiai módosulások hordozói is, amilyen a metiláció és az acetiláció. Ezek a kémia jelek szolgálnak a specifikus gének be- és kikapcsolóiként.

A zebradánió amputált farokúszója nem regenerálódik, ha a demetiláz enzimek működését gátolják (balra). Ha nem avatkoznak a folyamatba, akkor az úszó egy hét alatt tökéletesen visszanő

Stewart fölfedezte, hogy a hisztonok módosulásai, amelyek vissztartják az embrionális őssejtekre jellemző géneket az aktivációtól, megtalálhatók a regenerációban részt vevő gének mellett lévő hisztonokon is, s ezek készenléti állapotban tartják az adott géneket. A kutatók fölfedeztek egy enzimcsoportot, az úgynevezett demetilázokat, amelyek szerepe a "kikapcsoló" jel eltávolítása a génekről. Ezek az enzimek nagy mennyiségben fordulnak elő a regenerálódó szövetekben. A kutatók az enzimek működésének befolyásolásával gátolni tudták a regenerációt.

A Salk Intézet kutatói remélik, hogy mostani eredményeik hosszú távon hozzájárulnak annak kiderítéséhez, vajon lehetséges-e befolyásolni az emlősök végtagregenerációját. A kutatócsoport a közeljövőben az egyik kiemelkedően fontos demetiláz enzim összes lehetséges célpontját kívánja azonosítani a regeneráció folyamán. Ezenkívül szeretnének rájönni, hogy mi adja azt a jelet, amely a regeneráció teljessé válásakor kikapcsolja a folyamatban szereplő géneket.

Forrás: PNAS