Dacă oamenii vor fi vreodată capabili să regenereze țesuturile deteriorate așa cum o fac în mod obișnuit șopârlele și peștii, va fi nevoie de controlul precis al expresiei genelor în timp și loc; altfel s-ar putea ca celule aleatorii să crească peste tot sau să formeze o nouă parte a corpului care nu încetează niciodată să crească. În acest context, oprirea procesului este la fel de importantă precum demararea lui.
O echipă de oameni de știință de la Universitatea de Medicină Duke din Carolina de Nord, care studiază modul în care alte animale regenerează țesuturile deteriorate a făcut un pas important pentru a controla cel puțin o parte din mașinile de regenerare cu acest tip de precizie. Ei au folosit mecanismele pe care peștii zebra se bazează pentru a repara deteriorarea inimii lor, combinate cu vectori virali utilizați pentru terapia genică la oameni.
Într-o nouă lucrare apărută în publicația Cell Stem Cell, cercetătorii demonstrează capacitatea de a controla activitatea genelor ca răspuns la leziuni, limitând-o la o anumită regiune a țesutului și pentru o fereastră de timp definită, mai degrabă decât să fie activă continuu în întreg organul.
Ei au împrumutat un segment de ADN de pește pe care îl numesc TREE (arbore), un element activator al regenerării tisulare. TREE este o familie de amplificatori de gene încorporați în genom, care sunt responsabili pentru detectarea leziunilor și armonizarea activității genelor legate de regenerare pentru reconstrucție într-o locație specifică. Acești amplificatori pot, de asemenea, opri activitatea genelor atunci când vindecarea este completă. Aceste elemente de reglare au fost găsite în muștele de oțet, viermi și șoareci, precum și în peștii zebra.
“Probabil că le avem și noi”, a spus Ken Poss, profesor de biologie regenerativă la Duke School of Medicine, care a descoperit regenerarea inimii la peștele zebra în urmă cu două decenii și de atunci a studiat-o. „Dar este mai ușor pentru noi să le găsim la peștii zebra și să ne întrebăm dacă funcționează la mamifere.”
De o lungime de aproximativ 1.000 de nucleotide, aceste secvențe de amplificator sunt pline de locuri de recunoaștere pentru diferiți factori și stimuli pentru atașarea și modificarea activității genelor. „Nu înțelegem pe deplin cum fac acest lucru și la ce răspund cu adevărat. Diferite tipuri de celule dintr-un animal au, de asemenea, diferite tipuri din acești amplificatori. Unele dintre ele sunt reactive în mai multe țesuturi – acestea sunt cele pe care le folosim aici. Dar atunci când profilăm regenerarea măduvei spinării sau a înotătoarelor la pești, obținem secvențe diferite. Pot exista zeci de mii din aceste tipuri de amplificatori în genomul uman.”, a spus Poss.
Ca prim pas în acest proiect de studiu de 6 ani, cercetătorii au încorporat mai multe tipuri diferite de TREE pești zebra în genomul șoarecilor embrionari. Folosind un marker vizibil pentru a indica activitatea genelor, ei au descoperit că aproximativ jumătate dintre amplificatori au funcționat conform așteptărilor iar țesutul a devenit albastru când au identificat leziuni tisulare la mamiferele transgenice.
Apoi au vrut să știe dacă ar putea încorpora în mod selectiv elementele de amplificare într-un șoarece adult folosind un virus adeno-asociat, un instrument familiar de terapie genetică pentru introducerea secvențelor de gene în celule. Virusul a introdus ADN care conținea un amplificator în toate țesuturile, dar speranța era ca acei TREE să devină activi doar ca răspuns la o rănire.
O serie de experimente pe modele de șoareci cu atac de cord au arătat că virușii care conțin un TREE ar putea fi infuzați cu o săptămână înainte de vătămare, iar apoi amplificatorul va intra în acțiune când a detectat o rănire. Însă, cercetătorii au descoperit că a funcționat și când a fost introdus la o zi sau două după atacul de cord. „Toți cei trei TREE pe care i-am testat ar putea fi eficienți dacă sunt livrați la o zi sau uneori mai multe după accidentare”, a spus Poss.
Următoarea sarcină a cercetătorilor va fi să înțeleagă mai bine care molecule se leagă de amplificatori, ce le controlează funcțiile și unde sunt localizate în genomul uman, în plus față de îmbunătățirea capacităților lor de țintire.
“Peștii zebra au multe dintre aceleași gene ca noi, dar capacitatea lor de a regenera inima depinde de cât de bine controlează aceste gene după o rănire masivă”, a concluzionat Poss.
Articol de Cristina Zarioiu