U revolucionarnoj studiji, geni regenerativnih organizama pokazali su se sposobnima za pomlađivanje crijevnih matičnih stanica kod običnih voćnih mušica.
Proučavanje regenerativnih gena na Sveučilištu u Tokiju
Znanstvenici s diplomskog studija farmaceutskih znanosti Sveučilišta u Tokiju proučavali su učinke stanične regeneracije na starenje. Otkrili su da dodavanje regenerativnih gena iz jedne vrste višestaničnih životinja s kontinuiranom sposobnošću regeneracije matičnih stanica drugoj vrsti koja tu sposobnost nema, rezultira značajnim povećanjem regeneracije matičnih stanica.
Tim je utvrdio da umetanje tih visokih regenerativnih gena u crijevni trakt odraslih voćnih mušica, koje imaju nisku sposobnost regeneracije, rezultira značajnim povećanjem životnog vijeka. Prema istraživačima, njihovi nalazi sugeriraju da geni specifični za životinje s visokom sposobnošću regeneracije mogu pomoći u otkrivanju novih načina za produženje zdravog životnog vijeka organizama koji te gene nemaju, uključujući ljude.
“Kod životinja sposobnih za regeneraciju cijelog tijela, poput plošnjaka i meduza, specifični geni mogu omogućiti regeneraciju i održavanje dugoročnih funkcija matičnih stanica,” objasnio je vodeći istraživač studije, izvanredni profesor Yu-ichiro Nakajima. “Nasuprot tome, sisavci i insekti s ograničenim sposobnostima regeneracije mogli su izgubiti te gene tijekom evolucije. Međutim, nije jasno može li ponovno uvođenje tih gena povezanih s regeneracijom u životinje s niskom sposobnošću regeneracije utjecati na njihove procese regeneracije i starenja.”
Regenerativni geni u prirodi
Mnogi metazoi, višestanični organizmi s tkivima i organskim sustavima, mogu ponovno izrasti cijele udove kroz složene procese pomlađivanja. Međutim, kako evolucija prelazi s jednostavnih stvorenja poput plošnjaka na složenije vrste poput sisavaca, pa čak i insekata, ta sposobnost značajno opada, posebno s godinama. Jednostavno rečeno, što su starija i složenija stvorenja, veća je vjerojatnost da će umrijeti.
Prema istraživačima koji stoje iza ove nove studije, objavljene u časopisu BMC Biology, to ne mora biti tako. Tim se poziva na nedavna istraživanja koja identificiraju vrstu meduze kao potencijalno besmrtnu zbog njezine sposobnosti regeneracije cijelog tijela.
Prijenos regenerativnih gena između vrsta
Kako bi utvrdili ima li prijenos ovih visoko regenerativnih gena putem matičnih stanica na drugi organizam mjerljivu korist, istraživači sa Sveučilišta u Tokiju usredotočili su se na specifičan skup gena za koje su sumnjali da daju ove regenerativne sposobnosti.
Usredotočili smo se na skupinu gena koja je specifična za životinje s visokim regenerativnim sposobnostima. Ti geni, nazvani HRJD, prenijeli smo u voćnu mušicu Drosophila melanogaster kako bismo testirali njihove učinke,” rekao je Nakajima
Rezultati istraživanja
Izvor tih gena bio je plošnjak, također poznat kao planarian, kojemu je potrebna samo mala količina sebe da bi preživio i ponovno izrastao cijelo tijelo. U ovoj studiji, tim sa Sveučilišta u Tokiju izolirao je HRJD-e plošnjaka, za koje vjeruju da su povezani s izvanrednom sposobnošću regeneracije te životinje. Kako bi podržali ovu ideju, otkrili su da su određeni HRJD-i česti u nekoliko vrsta s visoko regenerativnim stanicama te da određene skupine tih vrsta ukazuju na zajedničkog pretka.
Nažalost, čini se da su ti geni nestali iz drugih vrsta tijekom dugih evolucijskih razdoblja. Prema priopćenju za javnost, to je navelo tim da se zapita, “Što bi se dogodilo kada bi vrsta s niskom regenerativnom sposobnošću, koja je izgubila HRJD-e, ponovno stekla te gene?”
Polazeći od ove pretpostavke, Nakajimin tim osmislio je eksperiment. Prema studiji, odabrani regenerativni geni dodani su vrsti voćne mušice Drosophila melanogaster, “koja je izgubila HRJD gene tijekom evolucije,” u različitim fazama razvoja, od ličinki do odraslih jedinki.
Značajno je da učinci postupka nisu odmah bili vidljivi, jer muhe nisu bile ni ubijene niti je primijećeno da su stekle značajnu tjelesnu masu. Mjerenje različitih dijelova tijela tijekom njihovog razdoblja razvoja, od krila do očiju, također nije pokazalo mjerljive varijacije zbog novih gena.
Utjecaj na životni vijek
Što se tiče glavnog fokusa, regenerativnog učinka HRJD-a, rezultati su bili mješoviti, ali ohrabrujući. Prvo, malo utjecaja primijećeno je na regeneraciju krilnog diska kod odraslih ili njegov početni razvoj kod rastućih voćnih mušica. Također, kontinuirana ekspresija HRJD-a kod razvijajućih mušica zapravo je smanjila njihov životni vijek umjesto da ga poveća. Međutim, kada su uvedeni kod odraslih, HRJD-i su bili povezani s povećanom integritetom crijevne barijere. Ovo je bilo značajno, prema istraživačima, jer se crijevne barijere obično s godinama erodiraju. U ovom slučaju, koristi gena činile su se rezultirati povećanjem životnog vijeka.
“HRJD-i su potaknuli veću diobu crijevnih matičnih stanica dok su istovremeno suzbijali crijevne stanice koje su se pogrešno diferencirale ili su se pokvarile kod starih muha,” objasnio je Nakajima. “Ovo je u suprotnosti s upotrebom antibiotika, na primjer, koji mogu suzbiti pogrešno diferencirane crijevne stanice, ali također suzbijaju diobu crijevnih matičnih stanica. Zbog toga su HRJD-i imali mjerljiv učinak na životni vijek voćnih mušica.”
Prema Nakajimi, ovo otkriće otvara vrata, “ili barem daje tragove,” za razvoj novih strategija protiv starenja. “Uostalom, ljudska i insektna crijeva imaju iznenađujuće mnogo zajedničkog na staničnoj razini,” rekao je profesor.
Budućnost protiv starenja
U svojim zaključcima, istraživači studije napominju da se pojavljuje niz pitanja oko toga zašto su određeni dijelovi tijela i razvojne faze voćnih mušica pozitivno reagirali na gensku terapiju, dok drugi nisu. Jedna mogućnost koju su predložili bila je da HRJD-i djeluju u suradnji s drugim genima na način koji zahtijeva daljnje istraživanje različitih parova. Druga mogućnost je da su strogi uvjeti indukcije možda potrebni kako bi geni bili uspješno prihvaćeni. U svakom slučaju, uključeni istraživači vjeruju da je potrebno više istraživanja neriješenih pitanja oko koristi ovih vrsta regenerativnih gena kako bi se podržali i proširili njihovi početni nalazi.
“Detalji molekularnog djelovanja HRJD-a još uvijek su neriješeni,” rekao je Nakajima. “I nije jasno djeluju li sami ili u kombinaciji s nekim drugim komponentama. Stoga je ovo tek početak putovanja, ali sada znamo da naše modificirane voćne mušice mogu poslužiti kao vrijedan resurs za otkrivanje neviđenih mehanizama pomlađivanja matičnih stanica u budućnosti. Kod ljudi, aktivnost crijevnih matičnih stanica smanjuje se s godinama, pa je ovo istraživanje obećavajući put za terapije temeljene na matičnim stanicama.”
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
