Aanwijzing voor het mysterie van ledemaatregeneratie onthuld
De groep promoot wetenschap als een cultureel en fundamenteel recht en betrekt burgers bij haar projecten.
iStock
Een klein wezentje met kieuwen, een glimlach en een felgroene huid heeft wetenschappers zojuist een belangrijke aanwijzing gegeven voor de oplossing van een van de grootste mysteries in de biologie: de regeneratie van ledematen.
Aquatische salamanders, axolotls genaamd, staan bekend om hun bijzondere vermogen om ledematen te regenereren die ze door verwondingen of amputaties hebben verloren. Nu hebben onderzoekers meer geleerd over het complexe proces achter deze superkracht in een nieuwe studie gepubliceerd in Nature Communications.
"Een vraag die al lang leeft in dit vakgebied is welke signalen cellen op de plek van de verwonding vertellen om bijvoorbeeld alleen de hand te regenereren of een hele arm", aldus James Monaghan, hoofdauteur van de studie en hoogleraar biologie en directeur van het Institute for Chemical Imaging of Living Systems aan de Northeastern University.
Het blijkt dat een stof genaamd retinoïnezuur, die veel voorkomt in acnebehandelingen met retinol, verantwoordelijk is voor het signaleren welke delen van het lichaam zich moeten regenereren.
Retinoïnezuur is ook belangrijk bij de ontwikkeling van menselijke embryo's, omdat het cellen vertelt waar ze hoofden, benen en voeten moeten ontwikkelen, legde Monaghan uit. Om een onbekende reden verliezen de meeste van onze cellen echter het vermogen om de regeneratieve signalen van het molecuul te "horen" tijdens de zwangerschap.
Wetenschap
iStock
Hoewel het regenereren van volledige menselijke ledematen nog steeds sciencefiction lijkt, zegt Monaghan dat het bestuderen van de signaalfunctie van retinoïnezuur bij deze amfibieën kan bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe methoden voor menselijke genezing en gentherapieën.
Axolotls geven van nature geen licht in het donker. Om de retinoïnezuursignalering te observeren, gebruikte Monaghans team genetisch gemodificeerde axolotls die een fluorescerend groen licht uitstralen wanneer het molecuul beschadigde cellen activeert.
Aanvankelijk hanteerde het onderzoeksteam een meer "Frankensteiniaanse" aanpak door overmatige hoeveelheden retinoïnezuur in de systemen van de salamanders te injecteren en het effect te observeren. Op de plaats van de amputatie werden de axolotls groter dan nodig was, waardoor één hand werd vervangen door een hele arm."Als je veel retinoïnezuur in een laesie injecteert, activeer je al die genen die waarschijnlijk niets te maken hebben met het benodigde patroon", legt Catherine McCusker uit, universitair hoofddocent biologie aan de Universiteit van Massachusetts Boston. Zij was niet betrokken bij het onderzoek, maar doet wel onderzoek naar de regeneratie van salamanderledematen.
Om beter te begrijpen hoe axolotls hun natuurlijke hoeveelheid retinoïnezuur gebruiken voor de regeneratie van ledematen, pasten Monaghan en zijn team hun aanpak aan.
"We ontdekten dat één enkel enzym verantwoordelijk is voor de afbraak van retinoïnezuur in de lichamen van axolotls", legde Monaghan uit, geciteerd door CNN. Toen haar team dit enzym blokkeerde, herhaalden dezelfde Frankenstein-effecten zich. "Dit is echt spannend en heeft ons versteld doen staan, omdat het laat zien dat de niveaus van (natuurlijk) retinoïnezuur worden gereguleerd door de afbraak ervan."
Met andere woorden, een gewonde axolotlhand weet dat hij niet in een arm kan uitgroeien, deels omdat het enzym CYP26B1 verhindert dat het regeneratieproces doorgaat, legt McCusker uit.
Tot nu toe is het begrijpen van deze relatie in het regeneratieve systeem van een axolotl slechts een stukje van de puzzel , aldus Monaghan.
De volgende stap is om precies te identificeren welke genen binnen cellen tijdens regeneratie door retinoïnezuur worden aangestuurd, zodat we het 'patroon' dat deze cellen volgen beter kunnen begrijpen.
Portafolio
