Самолекувачки верален исцелител - тајната на д-р
Schmidtea mediterranea го сака ладно и темно. Кога Виторио Себастијано извади сад со своите лабораториски животни од фрижидерот и во светлината на денот, се појавува гужва од црви што бегаат, поточно рамни црви, исто така познати како планари. Но, не можат сите да побегнат. Поглед низ микроскоп открива бојно поле од осакатени тела. Главите одделени од опашката со тешкотии лазат напред. Другите трупци со отсечени глави лежат околу неподвижни. Тие не можат да ја согледаат светлината поради недостаток на сензорни клетки, а без мозок, движењето е невозможно.
Посетителот на Институтот за молекуларна биомедицина Макс Планк во Минстер не треба да биде вознемирен. Затоа што колењето не е масакр: По неколку дена, од опашките во милиметар растат нови опашки, глави, очи, цели мозоци и сите други органи.
Очајни за моќта на само-лекување на лабораториските животни
Ова реновирање на оштетените планари, кое и денес е збунувачко, најпрво го воодушеви германскиот натуралист. Во 1766 година, Питер Симон Палас известувал за неверојатните способности на рамните црви. Чарлс Дарвин бил фасциниран и од без'рбетници кои обновуваат до 40 различни типови клетки по ампутацијата. Некои видови дури и се размножуваат преку регенерација отколку преку секс. Со цел да се претвори еден во два, опашката се држи до земјата, додека главата го влече остатокот од телото со сите сили додека мајката не се искине во средината. Секој од двајцата - не чувствителни на болка - поединци потоа брзо ги затвора раните и ги реплицира деловите што недостасуваат со само-обновување.
Сјајниот биолог Томас Хант Морган прво се обиде да ги открие скриените правила на оваа претстава - со неговите познати обиди за ампутација на почетокот на 20 век. Колку подалеку ја одделуваше главата на планарите од остатокот на телото, толку подолго време беше потребно за нивно целосно обновување. Но, Морган ги изедначи поделбите на рамните црви само од синхронизација ако ги пресече на тенки парчиња нафора, сè до опашката. Само од овие мали крајни парчиња одеднаш пораснаа две глави наместо вообичаената глава и опашка. Но, како можеше врвот на опашката да знае во каква положба се наоѓа во животното пред ампутацијата? Морган се праша ова и се посомневаше во градиент - градиент на концентрација на сигнална супстанција - долж оската на телото, што нормално спречува црви да формираат глави на крајот од нивните опашки. Но, кога дури и парчиња ткиво од страната на животните можеа да произведат непроменети организми до 279 пати помали од нормалните, остроумниот Морган очајуваше од само-лекувачките сили на неговите експериментални животни.
Рамни црви: Повеќе од само куриозитети во учебницитеа
Оттогаш тој се посвети на овошната мушичка Дрософила и го направи милениче на генетичарот. Со тоа, развојната генетика ги доживеа своите триумфи, кои ги повтори на глувчето, а подоцна и на нематодот Каенорабдитис елеганс. Развојот на неговите 959 клетки може да се следи во живо под микроскоп. Геномот на црвот, кој не е поврзан со планарите, беше дешифриран во 1998 година како прв од повеќеклеточен организам. Во тоа време, планарите сè уште го откриваат своето постоење како iosубопитност во учебниците. Правилата за нивно обновување ги истражуваа само надворешни лица.
Само неколку години имаа брилијантен кам-бек. Бидејќи нема значителна регенерација кај овошните мушички, нематоди или глувци. Кога биолозите за развој се запрашаа како се создава глушец од ембрион и црн дроб од парче ткиво на црн дроб, наидоа на регенеративни зони со резервоар на матичните клетки на телото. Бидејќи ембрионалните и возрасните матични клетки би требало да помагаат во заздравувањето на болестите во идното доба на регенеративната медицина, планарите сега се враќаат во лабораториите. Кај возрасни животни, до 30 проценти од сите клетки се матични клетки. Овие необласти се разноврсни како ембрионални матични клетки, но не само што можат да произведат мускули, мозок и цревни клетки, како и кој било друг тип на клетка потребен во телото за животот на црвот.
„Овие едноставни организми се идеални модели системи за разбирање на механизмите на плурипотенцијата на матичните клетки“, вели Виторио Себастијано, кој истражува планариуми во лабораторијата на истражувачот на матични клетки Ханс Шелер. Движечка сила зад кам-бекот е Алехандро Санчез Алварадо од Универзитетот во Јута во Солт Лејк Сити. Со изборот на Schmidtea mediterranea како модел организам, тој изврши државен удар. Видот, кој првпат се одгледуваше во Барселона во 70-тите години на минатиот век, сега е генетски прегледан во околу 30 лаборатории ширум светот.
Мал црв, голема фарма
„Областа на регенерација е моментално каде што развојната биологија беше на почетокот на 20 век“, вели колегата Хауард Хјуз, чија лабораторија во моментов произведува тони возбудливи резултати од истражувањето. Неговиот ентузијазам е заразен. Бидејќи и покрај 250-годишното истражување за регенерација, дури и основните феномени сè уште не се разбрани. Зошто планарите можат воопшто да ги обноват делови од целото тело, но другите, понекогаш тесно поврзани групи животни не можат? Исто така, е целосно нејасно дали механизмите за регенерација на ампутираните нозе кај саламандерите, отсечените канџи во јастозите или растот на нови глави кај планарите следат слични молекуларни правила: „Не знаеме ни зошто феноменот на регенерација изгледа толку случаен во целина Дистрибуиран е во изобилство на животни “, вели Алварадо. Со планари, истражувачите сега можеа да го применат целиот спектар на инструменти за молекуларна биологија за регенеративни проблеми за прв пат.
Со помош на истражувачите од Центарот за секвенционирање на геномите на Универзитетот во Вашингтон, Алварадо во моментов составува сложувалки кои штотуку се дешифрирани за четирите различни хромозоми на Шмиттеа. За околу една година, истражувачите ширум светот треба да можат да го споредат целиот геном на овој вид со оној на луѓето. Претходните фрагментарни сознанија веќе ги натераа експертите да седнат и да забележат: Активниот геном на планарите е многу повеќе сличен на оној на луѓето отколку на нематодите. Дури пронајдени се поврзани гени за факторите на раст кои биле изгубени и кај плодната мушичка и кај Кенорхабдитисот. Само минатата лабораторија на Алварадо ловела 240 гени од генетскиот состав на рамниот црв во изминатата година, кои играат централни биолошки улоги во различните фази на регенерација. Еден од нив очигледно сè уште го прави ова кај и врз луѓето: при зараснување на рани. Ова сега ги прави планариумите привлечни дури и за фармацевтски компании базирани на истражувања. Според Алварадо, најмалку 40 од гените кои биле новооткриени минатата година се особено интересни затоа што „се активни само кога животно ќе се ампутира“.
Тие самите го реплицираат мозокот
Во ноември Алварадо го опиша генот пиви кај планарите во науката. Веќе беше познато од герминативните клетки на Дрософила - но нивната биолошка функција е збунувачка. Ако пиви се исклучи за кратко време за време на ампутација со молекуларен трик, се создаваат нови ќерки-клетки од необластите што брзо се делат, кои исто така мигрираат во повреденото ткиво. Таму, сепак, блокирана е крајната трансформација во диференцирани ќелии, бидејќи тие таму се потребни. Регенерирачките клетки повеќе не се сеќаваат што треба да станат. Theивотните пропаѓаат. Во моментов се прават обиди експериментално да се пристапи кон механизмот што стои зад ова.
Друго клучно прашање сè уште не е решено: истражувачите можат да отсечат мало парче помалку од 10 000 клетки од опашката на планарија. Ова парче нема мозок, црева, очи, едноставно „нема повеќе орган“, вели Алварадо. Но, како знае ова мало парче ткиво по ампутацијата во која позиција треба да се појават органите што недостасуваат? „Искрениот одговор е дека не знаеме“, вели Алварадо. Очигледно животното постојано гарантира дека сите оски на телото активно доживуваат каде се наоѓаат во вселената во моментот. Во ерата на модерната генетика, дури и Морган повторно би го имал своето задоволство во планарите.
Некартираниот истражувачки пејзаж во областа на рамните црви им се допадна и на Себастијано и неговиот италијански колега Лука Genентиле. Во Минстер таа е заинтересирана за разноврсни необласти на животните. Во нивниот геном, тие бараат гени кои ги прават толку неверојатно слични на ембрионалните матични клетки. Во нивните први експерименти, двајцата се обидоа да ги вратат јадрата на клетките на глувците во нивната ембрионална состојба со клеточната плазма на необластите, односно состојбата во која цел организам може да се развие од оваа клетка. На почетокот тоа не успеа. Двајцата истражувачи од Минстер се сигурни дека постојат фактори во клетките на црвот што го враќаат овој сеопфатен квалитет. Тие моментално ловат на позната како микроРНК во матичните клетки. Овие регулатори, кои се исто така познати кај луѓето, можат „брзо да ги активираат или блокираат гените потребни за брзи процеси на регенерација“, смета Genентиле. На крајот на краиштата, клетките што се новосоздадени по ампутација веќе знаат по дванаесет часа што ќе се случи подоцна од нив. Genентиле е секогаш изненаден од тоа што „ситните црви им помагаат на луѓето да откријат сè за нивната биологија“.