Nämä tulokset poikkeavat voimakkaasti muista vermeistä havaituista ja tarjoavat siten tieteelliselle yhteisölle uusia näkökulmia regeneraatio mekanismien ymmärtämiseen.
Seuranta konfokaalimikroskopialla kloonisten transgeenisten fluoresoivien solujen kantavien matojen regeneraatiossa.
- 1. rivi: valokuva madosta, joka esittää amputaatioiden suunnilleen sijainnin.
- 2. rivi: seuranta neljästä vaiheesta madon regeneraatiossa, jonka kaikki epidermikot ovat kloonisia ja fluoresoivia; blastema kasvaa ja alkaa muotoutua päivien 1 ja 4 välillä. Päivästä 5 alkaen regeneroituneet takasolut ovat jälleen aktiivisia ja tuottavat uusia matosegmenttejä.
- 3. rivi: kolmen madon takapuolet, joissa on fluoresoivia klooneja kolmessa eri kudoksessa, ennen amputaatioita.
- 4. rivi: regeneraatio tulokset kolmelle samalle madolle kolmen viikon jälkeen; regeneroituneet fluoresoivat kudokset ovat täsmälleen samat kuin ennen amputaatioita.
© Creative Commons
- 1. rivi: valokuva madosta, joka esittää amputaatioiden suunnilleen sijainnin.
- 2. rivi: seuranta neljästä vaiheesta madon regeneraatiossa, jonka kaikki epidermikot ovat kloonisia ja fluoresoivia; blastema kasvaa ja alkaa muotoutua päivien 1 ja 4 välillä. Päivästä 5 alkaen regeneroituneet takasolut ovat jälleen aktiivisia ja tuottavat uusia matosegmenttejä.
- 3. rivi: kolmen madon takapuolet, joissa on fluoresoivia klooneja kolmessa eri kudoksessa, ennen amputaatioita.
- 4. rivi: regeneraatio tulokset kolmelle samalle madolle kolmen viikon jälkeen; regeneroituneet fluoresoivat kudokset ovat täsmälleen samat kuin ennen amputaatioita.
© Creative Commons
Monilla eläimillä vaurioituneen raajan tai rakenteen regeneraatio perustuu blasteman muodostumiseen, joka on erikoistuneiden kantasolujen massa, joka kykenee uudelleen muodostamaan erilaisia monimutkaisten kudosten soluja.
Tutkimuksessa, joka on julkaistu lehdessä Nature Communications, tutkijat käyttivät eläinmallia, merisiilin rengasveristä, tutkiakseen regeneraatio mekanismeja. He pyrkivät ymmärtämään, miten tämä regeneraatio kyky järjestyy ajassa ja tilassa niveljalkaisella, käyttäen sekä geneettistä että solullista lähestymistapaa.
Rengasverisen regeneraatio esittää samankaltaisia piirteitä joidenkin selkärankaisten kanssa
Tutkijat yhdistivät geneettisen analyysin tekniikoita (transkriptomiikka, eli geenien inventaario, jotka ilmenevät tietyssä solussa) ja solumerkintämenetelmiä (jotka mahdollistavat yksittäisen solun kulun seuraamisen), tunnistaakseen regeneraatioon osallistuvat solut ja seuratakseen niiden kehitystä regeneraatio aikana.He havaitsivat, että rengasverisissä, solut, jotka muodostavat blasteman hännän amputoinnin jälkeen, esittävät samankaltaisia piirteitä kuin ne, joita on tutkittu voimakkaasti regeneroituvilla selkärankaisilla, kuten sammakkoeläimillä. Nämä solut, rengasverisessä kuten salamandroissa tai sammakoissa, omaavat niin sanotun "rajoitetun" kyvyn. Toisin kuin pluripotentit kantasolut (jotka kykenevät regeneroimaan mitä tahansa solutyyppiä), nämä "rajoitetun potentiaalin" solut pysyvät erikoistuneina alkuperäisestä kerroksestaan (kolme alkion kerrosta: ektodermi, mesodermi, endodermi).
Tämä rajoitus viittaisi siihen, että regeneraatio, tässä rengasverisessä, perustuu erikoistuneiden solujen "eriytymättömyyteen" lähellä vammaa, jotka palaavat eriytymättömään tilaan mutta eivät muuta erikoistumistaan. Niillä on siis "identiteetti", joka on kiinteä eikä voi muuttua regeneraatio prosessin aikana.
Lopuksi, rengasverisen jälkikasvu, riippumatta kaikesta regeneraatioista, perustuu itse rajoitetun kohtalon kantasolujen populaatioihin. Nämä jälkikantasolut, jotka menetetään amputoinnin jälkeen, regeneroituvat siis eriytyneistä soluista, joilla on sama identiteetti, joita ne ovat aiemmin tuottaneet kasvuprosessissa.
Uusi malli regeneraatio mekanismien tutkimiseen
Rengasverinen on siis tässä mielessä hyvin erilainen kuin toinen veriryhmä, jota on tutkittu sen huomattavien regeneraatio kykyjen vuoksi: litteät tai planaria-wormit. Planaria omaa pluripotentteja kantasoluja, jotka ovat yksin vastuussa sen kasvusta ja regeneraatioista. Nämä eläinmallien vertailututkimukset tarjoavat tulevaisuudessa paljon opetusta ja auttavat ymmärtämään paremmin mekanismeja, joita selkärankaisilla on käytössä.Tutkijat korostavat toista tärkeää seikkaa: nämä rajoitetun potentiaalin solut merisiilissä aktivoituvat tunnetun molekyylisignaalireitin kautta, jota kutsutaan TOR-reitiksi, joka on myös mukana regeneraatiossa selkärankaisilla, kuten salamandroilla. Estämällä tätä reittiä rengasverisessä, regeneraatio estyy, todistaen sen keskeisen roolin kantasolujen aktivoinnissa vamman jälkeen.
Tämä työ edistää tietämyksen kehittymistä regeneraatio biologian alalla, tarjoten metodologisen kehyksen, jota voidaan soveltaa muihin lajeihin mekanismien vertailua varten.
Viite:
Molekyyliprofiilit, lähteet ja sukulinjan rajoitukset kantasoluissa rengasverisen regeneraatio mallissa.
A. Stockinger, L. Adelmann, M. Fahrenberger, C. Ruta, B. Duygu Özpolat, N. Milivojev, G. Balavoine, F. Raible.
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-024-54041-3