Julkaistu Jätä kommentti

unraveling How Planaria Regenerate

Planarian laakamatot ovat yksi luonnon pienistä ihmeistä. Vaikka heidän ’kierosilmäisyytensä’ on herttainen, heidän todellinen maineensa johtuu heidän uudistumiskyvystään. Halkaise planarian alas keskellä ja sinulla on pian kaksi ristisilmäinen otuksia tuijottaa takaisin sinua; leikkaa yksi ylös ja jokainen pala uudistaa koko laakamatoa. Miten he tekevät niin uskomattoman uroteon? Vuonna 2011 tutkijat havaitsivat, että planarian regeneraatio riippuu kantasolujen (”neoblastien”) toiminnasta jakautuneena koko laakamatojen kehoon, mutta tärkeitä kysymyksiä prosessiin liittyen on jäänyt vastaamatta. Ovatko tietyt kantasolut vastuussa jokaisesta elimestä? Mikä aktivoi kantasoluja, kun uudistumista tarvitaan? Yritteliäs ryhmä tutkijoita Stowers Institute for Medical Research on tuonut meidät lähemmäksi vastaamaan näihin kysymyksiin kehittämällä uuden tekniikan tutkia planarian uudistumista ja sen avulla löytää joitakin niistä geenejä mukana.
uusiutuminen ei ole ainutlaatuisen planaarinen piirre; meritähdet ovat tunnettuja siitä, että ne kasvattavat takaisin menetettyjä ruumiinosia, ja ihmisetkin voivat uusiutua jossain määrin (ajattele haavan paranemista). Planarians varmasti excel se, vaikka; tasomato voi toipua on pilkottu huikeat 279 pieniä paloja, joista jokainen uudistuu uusi mato! Tässä on hauska arvoitus niille, jotka ovat taipuvaisia tällaisiin asioihin: mikä mato, jos mikä, voi väittää olevansa ’alkuperäinen mato’? Entä jos niitä olisi vain kaksi yli 200: n sijaan? Olisiko sillä väliä, jos nämä kaksi kappaletta olisivat erikokoisia?
tällaisten filosofisten pohdintojen Lannistamina tutkijat käyttivät mukautettuja mikrorakenteita tunnistamaan geenejä, jotka aktivoituvat planaarin uusiutuessa. Ratkaiseva innovaatio oli uusi tapa saada aikaan uusiutuminen toistettavissa yhteydessä-toisin sanoen löytää helppo tapa vahingoittaa monia pieniä olentoja samalla tavalla. Koska planarialla ei ole selkeitä anatomisia maamerkkejä, tutkijat eivät voi käyttää leikkausta samanlaisten vammojen luomiseen monille yksilöille; tuloksena oleva vaihtelu vaikeuttaa uudistumisprosessin tutkimista. Samoin leikkaus tuo toisarvoisia vaurioita muihin kudoksiin, mikä vaikeuttaa analyysiä entisestään. Ihannetapauksessa tutkijat haluaisivat pystyä vahingoittamaan tai tuhoamaan puhtaasti vain yhden elimen ja sitten katsomaan sen uusiutumista – ja juuri siihen tiimi onnistui. Tutkimusta johtanut post doc-lääkäri Carrie Adler havaitsi, että schmidtea mediterranea — laakamatojen altistaminen kemialliselle natriumatsidille aiheutti nielun — lähinnä suun-menetyksen vahingoittamatta muita kudoksia tai vaikuttamatta regeneratiiviseen prosessiin.

käyttäen tätä tekniikkaa, jota he kutsuivat ”kemialliseksi amputaatioksi”, ryhmä aiheutti leesioita planariassa ja tutki, mitkä geenit aktivoituivat regeneraatioprosessin aikana. Nielusta puuttuu neoblasteja,mutta haavan lähellä olevat solut alkavat nopeasti jakaantua ja uudistavat amputoidun elimen. Kiinnostavien geenien tunnistamiseksi ryhmä yhdisti kaksi seulontatapaa. Ensin mikroarray poimi geenit, jotka olivat aktiivisia regeneraation aikana, ja antoi listan 356 ehdokkaasta. Seuraavaksi ryhmä käytti RNAi: ta estämään jokaisen geenin toiminnan amputoiduissa laakamatoissa ja tutki, onko nielu vielä uusiutunut. Tämä rajasi listan kahteenkymmeneen geeniin, jotka joukkue jakoi eri sarjoihin. Jotkut geenit vaikuttivat kantasoluihin yleensä, toiset vaikuttivat ruokintakäyttäytymiseen ja kourallinen vaikutti suoraan nielun kehitykseen. Näistä transkriptiotekijä Foxalla näytti olevan suurin rooli nielun uudistamisessa.
seuraavaksi joukkue katsoi, miten uusiutuminen meni pieleen planariassa Foxan kaaduttua. He havaitsivat, että kantasolut siirtyivät edelleen haavakohtaan ja lisääntyivät siellä, mutta tuloksena ollut kasvu ei muuttunut nieluksi. He yrittivät myös amputoida Foxa knock-Downsin häntiä tai päitä, jotka sitten onnistuneesti uudistuivat. ”Foxan kohdentaminen esti täysin nielun uusiutumisen, mutta sillä ei ollut vaikutusta muiden elinten uusiutumiseen”, Adler sanoi tiedotteessa. ”Tällä hetkellä uskomme, että FoxA laukaisee geeniekspression, joka ajaa kantasolut tuottamaan kaikkia nielun eri soluja, mukaan lukien lihas -, neuroni-ja epiteelisoluja.”FoxA: lla tiedetään olevan rooli nielun määrittämisessä merivuokossa ja sukkulamatossa Caenorhabditis elegansissa sekä suoliston kehityksen säätelyssä selkärankaisilla, joten on järkevää, että se on keskeinen toimija nielun uudistamisessa planariassa. Vielä tärkeämpää on, että sen tunnistaminen voi toimia kiilana uudistumisen yksityiskohtiin; yhdessä muiden tässä tutkimuksessa poimittujen geenien kanssa se tarjoaa jännittävän tilaisuuden laajentaa ymmärrystämme tästä tärkeästä prosessista.

Refs
Adler C, et al. Selektiivinen nielun amputaatio tunnistaa FoxA-riippuvaisen elvytysohjelman planariassa. eLife 3: e02238. (2014) doi:10.7554/eLife.02238
Rossant J. genes for Regeneration. eLife 3: e02517. (2014) doi:10.7554/eLife.02517
Image credits
The schmidtea mediterranea image is by Alejandro Sánchez Alvarado (yksi lehden kirjoittajista!) ja sitä levitetään CC-BY-SA-lisenssillä Wikimedia Commons-sivuston kautta. Planarian kanssa fluoresoiva neoblasts, Alex Lin ja Bret Pearson, on kopio kuva 1 rossant (2014) ja jaetaan CC-lisenssillä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.