Salamandra care își regenerează membrele ar putea revoluționa medicina umană. Acidul responsabil există și la oameni

O creatură minusculă, cu branhii subțiri, un zâmbet politicos și piele verde strălucitoare, tocmai le-a oferit oamenilor de știință un indiciu major în rezolvarea unuia dintre cele mai mari mistere ale biologiei: regenerarea membrelor. Salamandrele acvatice numite "Axoloţi" sunt recunoscute pentru capacitatea lor remarcabilă de a-şi regenera membrele pierdute în urma rănilor sau amputărilor. Acum, un nou studiu publicat marți în Nature Communications aduce detalii importante despre acest proces complex, scrie CNN.

"O întrebare esențială a fost: care sunt semnalele care spun celulelor de la locul leziunii dacă trebuie să regenereze doar o mână sau un braț întreg", a explicat autorul principal al studiului, James Monaghan, profesor de biologie și director al Institutului pentru Imagistică Chimică a Sistemelor Vii de la Universitatea Northeastern.

Rolul acidului retinoic

Studiul a descoperit că o moleculă numită acid retinoic, întâlnită și în tratamentele pentru acnee cu retinol, are un rol-cheie în "instruirea" celulelor rănite ale axolotlului privind ce parte a corpului trebuie regenerată și cum să o facă.

Acidul retinoic este esențial și în dezvoltarea embrionară umană, orientând celulele spre formarea capului, membrelor și altor structuri. Cu toate acestea, la oameni, celulele își pierd în mare parte capacitatea de a "asculta" semnalele regenerative ale acestei molecule încă din perioada fetală.

Deși regenerarea completă a unui membru uman este deocamdată un obiectiv îndepărtat, Monaghan susține că înțelegerea rolului acidului retinoic la axoloţi ar putea duce la noi metode de tratament uman și terapii genice inovatoare.

Observarea acidului retinoic în acțiune

Axoloţii nu strălucesc natural în întuneric, dar pentru a urmări semnalele acidului retinoic, echipa lui Monaghan a folosit exemplare modificate genetic care emit fluorescență verde în zonele în care molecula activează celulele lezate.

La început, cercetătorii au aplicat o strategie "Frankensteiniană", injectând doze mari de acid retinoic în sistemul salamandrelor și observând rezultatul. În locul unei simple mâini, axolotlii ajungeau să regenereze un braț întreg.

"Dacă introduci o cantitate excesivă de acid retinoic într-o zonă rănită, se activează tot felul de gene, chiar și cele care nu au legătură cu planul de regenerare necesar", a explicat Catherine McCusker, profesor asociat de biologie la Universitatea din Massachusetts, Boston, care nu a participat la studiu, dar lucrează în același domeniu.

Pentru a înțelege mai bine modul în care axolotlii utilizează nivelurile naturale de acid retinoic, echipa a trecut la o abordare mai fină.

"Am identificat o singură enzimă responsabilă de descompunerea acidului retinoic în corpul axolotului", a spus Monaghan. Când această enzimă, CYP26B1, a fost blocată, efectele exagerate au reapărut.

"Este fascinant, pentru că arată că regenerarea este reglată nu doar prin producerea acidului retinoic, ci și prin descompunerea acestuia", a adăugat el.

"Cu alte cuvinte, o mână rănită știe că nu trebuie să se transforme într-un braț întreg datorită controlului fin exercitat de această enzimă", a explicat McCusker.

Monaghan a subliniat că înțelegerea acestui mecanism este doar o piesă dintr-un puzzle mai mare. Următorul pas este identificarea exactă a genelor țintă ale acidului retinoic în procesul de regenerare, pentru a înțelege planul complet urmat de celulele regeneratoare.

Ce pot învăța oamenii de la axoloţi

Când celulele unui axolotl suferă o leziune, ele intră într-o stare de dediferențiere – își pierd identitatea și revin la o stare asemănătoare celei embrionare. În această formă, pot asculta din nou semnalele moleculare și pot genera structuri noi.

Celulele umane, însă, nu trec prin dediferențiere. Ele reacționează la răni prin cicatrizare, depunând colagen și încheind procesul de vindecare fără regenerare. Dar ce s-ar întâmpla dacă am putea "reînvia" capacitatea celulelor umane de a răspunde la aceleași semnale?

"Aceasta este o întrebare foarte interesantă în contextul terapiei genice. Poate că nu trebuie să adăugăm sau să eliminăm gene – poate trebuie doar să activăm sau să dezactivăm genele potrivite la momentul potrivit", a explicat Monaghan, referindu-se la instrumente precum CRISPR, care permit modificarea precisă a ADN-ului uman pentru tratarea bolilor.

"Regenerarea membrelor umane rămâne un obiectiv de viitor, dar înțelegerea semnalizării acidului retinoic ar putea permite reactivarea capacității regenerative în celulele umane, ajutând astfel la vindecarea rănilor și prevenirea cicatrizării", spune McCusker.

Ea studiază și metode de accelerare a regenerării membrelor. La axoloţi, refacerea unei lăbuțe poate dura câteva zile, dar la un adult uman, același proces ar putea dura ani.

"Este esențial să continuăm aceste cercetări fundamentale. Aflăm moduri cu totul noi de a face lucruri pe care astăzi le considerăm imposibile în medicina umană", a subliniat McCusker.