Opublikowano Dodaj komentarz

odkrywanie, jak Planaria regeneruje

platyny płazińce są jednym z małych cudów natury. Chociaż ich „zezowaty” wygląd jest ujmujący, ich prawdziwe roszczenie do sławy pochodzi z ich zdolności regeneracyjnych. Podziel planariana na środek, a wkrótce będziesz miał dwa Zezowate stworzenia, które będą się na ciebie gapić; Wytnij jeden, a każdy element zregeneruje całą flatworm. Jak oni wyciągają z tak niesamowitego wyczynu? W 2011 roku naukowcy odkryli, że planariańska regeneracja zależy od aktywności komórek macierzystych („neoblastów”) rozmieszczonych w całym ciele flatworm, ale ważne pytania dotyczące tego procesu pozostały bez odpowiedzi. Czy niektóre komórki macierzyste są odpowiedzialne za każdy narząd? Co aktywuje komórki macierzyste, gdy potrzebna jest regeneracja? Przedsiębiorczy zespół naukowców z Stowers Institute for Medical Research przybliżył nas do odpowiedzi na te pytania, opracowując nową technikę badania planariańskiej regeneracji i wykorzystując ją do odkrycia niektórych genów.
regeneracja nie jest cechą wyjątkowo planarną; rozgwiazdy są dobrze znane z odrastania utraconych części ciała, a nawet ludzie mogą się do pewnego stopnia zregenerować (pomyśl o gojeniu się ran). Planarzyści z pewnością się w tym wyróżniają; flatworm może wyzdrowieć po tym, jak został pocięty na oszałamiające 279 maleńkich kawałków, z których każdy regeneruje się w nowego robaka! Oto zabawna zagadka dla tych, którzy są skłonni do takich rzeczy: który robak, jeśli w ogóle, może twierdzić, że jest „oryginalnym robakiem”? A gdyby to były tylko dwie sztuki zamiast ponad 200? Czy miałoby to znaczenie, gdyby te dwie części były różne rozmiary?
niezrażeni takimi rozważaniami filozoficznymi naukowcy wykorzystali niestandardowe mikromacierze do identyfikacji genów, które są aktywowane, gdy planarian się regeneruje. Kluczową innowacją był nowy sposób wywoływania regeneracji w powtarzalnym kontekście — innymi słowy, znalezienie łatwego sposobu na zranienie wielu małych stworzeń w ten sam sposób. Ponieważ planaria nie mają wyraźnych punktów anatomicznych, naukowcy nie mogą używać chirurgii do tworzenia identycznych urazów u wielu osób; wynikająca z tego zmienność utrudnia badanie procesu regeneracji. Podobnie, operacja wprowadza wtórne uszkodzenie innych tkanek, dodatkowo komplikuje analizę. Najlepiej byłoby, gdyby badacze mogli w sposób czysty uszkodzić lub zniszczyć tylko jeden narząd, a następnie obserwować jego regenerację – i to właśnie udało się zespołowi. Carrie Adler, Doktorka, która prowadziła badania, odkryła, że wystawienie flatworm Schmidtea mediterranea na chemiczny azydek sodu spowodowało utratę gardła — zasadniczo jamy ustnej-bez uszkodzenia innych tkanek lub wpływu na proces regeneracji.

stosując tę technikę, którą nazwali „amputacją chemiczną”, zespół wywołał zmiany w planarii i zbadał, które geny zostały aktywowane w trakcie procesu regeneracji. W gardle brakuje neoblastów, ale komórki w pobliżu rany szybko zaczynają się dzielić i regenerować amputowany narząd. Aby zidentyfikować geny, które były interesujące, zespół połączył dwa podejścia przesiewowe. Po pierwsze, mikromacierz wybrał geny, które były aktywne podczas regeneracji, dostarczając listę 356 kandydatów. Następnie zespół użył RNAi do zablokowania aktywności każdego genu w amputowanych płazińcach i sprawdził, czy gardło nadal się regeneruje. To zawęziło listę do dwudziestu genów, które zespół podzielił na różne zestawy. Niektóre geny miały wpływ na komórki macierzyste w ogóle, inne miały wpływ na zachowanie karmienia, a garstka bezpośrednio wpływała na rozwój gardła. Spośród nich czynnik transkrypcyjny FoxA wydawał się odgrywać największą rolę w regeneracji gardła.
następnie zespół przyjrzał się, jak poszło źle w planaria z Foxa znokautowany. Okazało się, że komórki macierzyste nadal migrują do miejsca rany i namnażają się tam, ale wynikający z tego wzrost nie stał się gardłem. Próbowali również amputować ogony lub głowy Foxa knock-Down, które następnie z powodzeniem zregenerowały się. „Celowanie w FoxA całkowicie zablokowało regenerację gardła, ale nie miało wpływu na regenerację innych narządów”, powiedział Adler w komunikacie prasowym. „Obecnie uważamy, że FoxA wyzwala kaskadę ekspresji genów, która napędza komórki macierzyste do produkcji wszystkich różnych komórek gardła, w tym mięśni, neuronów i komórek nabłonkowych.”Wiadomo, że FoxA odgrywa rolę w określaniu gardła w ukwiale morskim i nicieniu Caenorhabditis elegans, a także reguluje rozwój jelita u kręgowców, więc ma sens, że jest centralnym graczem w regeneracji gardła w planarii. Co ważniejsze, jego identyfikacja może służyć jako klin do podważania szczegółów regeneracji; w połączeniu z innymi genami wychwytywanymi w tym badaniu, oferuje ekscytującą okazję do poszerzenia naszego zrozumienia tego ważnego procesu.

Refs
Adler C, et al. Selektywna amputacja gardła identyfikuje zależny od FoxA program regeneracji w planarii. eLife 3: e02238 (2014) doi: 10.7554 / eLife.02238
Rossant J. eLife 3: e02517 (2014) doi: 10.7554 / eLife.02517
image credits
Obraz Schmidtea mediterranea jest autorstwa Alejandro Sáncheza Alvarado (jednego z autorów artykułu!) i jest rozpowszechniany na licencji CC-BY-SA za pośrednictwem Wikimedia Commons. Planarian z fluorescencyjnymi neoblastami, autorstwa Alexa Lin i Breta Pearsona, jest reprodukcją rysunku 1 z Rossant (2014) i jest dystrybuowany na licencji CC-BY.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.