Activarea unei gene „tăcute” repornește regenerarea țesuturilor la șoareci

Un singur „comutator genetic” activat repornește regenerarea țesuturilor la șoareci, o descoperire care ar putea deschide noi drumuri în medicina regenerativă.

O echipă de cercetători de la Institutul Național de Științe Biologice din Beijing (China) a descoperit că activarea unei singure gene „adormite” repornește regenerarea țesuturilor la șoareci; mai precis, le permite acestora să regenereze structuri complexe de țesut în ureche.

• Astronomii au descoperit un gigant ascuns în „ceața” din jurul unei stele tinere
• Cercetătorii au reușit să crească vase de sânge reale în organe create în laborator

La unele vertebrate, cum ar fi salamandrele sau peștii, regenerarea este o abilitate remarcabilă: membre pierdute pot fi refăcute, inimi sau ochi pot fi reparate, chiar și leziuni grave ale măduvei spinării pot fi vindecate. Deși mamiferele posedă doar ocazional această capacitate, există exemple notabile: coarnele cerbilor și ale caprelor sunt forme de regenerare activă, șoarecii își pot regenera vârfurile degetelor, iar ficatul uman se poate regenera aproape complet după pierderea a 70% din țesut.

În majoritatea cazurilor însă, mamiferele par să fi înlocuit această capacitate ancestrală cu un răspuns mai rapid: cicatrizarea. Acest compromis favorizează supraviețuirea imediată, prin închiderea rapidă a rănilor, dar în detrimentul regenerării reale.

Gena care repornește regenerarea țesuturilor la șoareci

Cercetări anterioare au arătat că anumite tulpini de șoareci Murphy Roths Large își pot regenera spontan găuri de 2 mm în ureche, fără cicatrice. Aceste animale își pot reface cartilajul, pielea, foliculii de păr și chiar fibrele nervoase, o abilitate regăsită și la iepuri. Acest lucru sugerează că abilitatea de regenerare a fost prezentă la un strămoș comun, iar unele specii, cum ar fi iepurii, au păstrat-o, scrie Phys.org.

Iepurii și șoarecii au un strămoș comun ce a trăit în urmă cu aproximativ 90 de milioane de ani, după despărțirea de linia care a dus la primate și, implicit, la oameni. De-a lungul milioanelor de ani, evoluția a păstrat genele implicate în regenerare, dar le-a „rescris” modul de activare, ceea ce a dus la pierderea acestei capacități la majoritatea rozătoarelor, cu excepții remarcabile.

În studiul publicat în Science, cercetătorii au analizat comparativ genomul mamiferelor regeneratoare (precum iepurii, caprele și șoarecii țepoși) și al celor nerengeneratoare (șoareci de laborator și șobolani).

Analizând procesul de regenerare a țesutului urechii, echipa a folosit tehnologii de ultimă generație (secvențiere ARN la nivel de celulă unică, profilare spațială, ChIP-seq, ATAC-seq și Micro-C) pentru a observa comportamentul fibroblastelor, celulele-cheie implicate în regenerare.

Ce au arătat testele de laborator?

Rezultatele au arătat că, deși și șoarecii formează structuri inițiale de tip blastemă (precursori ai regenerării), aceștia nu reușesc să treacă de această etapă, formând cicatrici ușoare în loc de regenerare completă.

Un element-cheie identificat în diferențele genetice dintre iepuri și șoareci a fost o enzimă numită Aldh1a2, responsabilă pentru producerea acidului retinoic din retinaldehidă. La iepuri, nivelul crescut de acid retinoic precede regenerarea. Deși șoarecii produc aceeași enzimă, nivelurile sunt prea mici pentru a declanșa procesul.

Testele au arătat că suplimentarea directă cu acid retinoic (nu cu precursorul său, retinolul) poate reactiva regenerarea cartilajului și a altor structuri ale urechii, atât la șoareci, cât și la șobolani. Invers, inhibarea producției de acid retinoic a blocat regenerarea la iepuri, confirmând rolul esențial al acestei substanțe.

Pentru a testa reactivarea genetică, cercetătorii au creat șoareci transgenici în care au introdus un potențiator genetic derivat de la iepure, numit AE1. Acesta a crescut expresia genei Aldh1a2 după rănire și a dus la regenerarea parțială a țesuturilor urechii. Totuși, regenerarea nu a fost completă, spre deosebire de efectul acidului retinoic, sugerând că sunt necesari și alți factori genetici pentru un proces complet.

Analizele genetice au identificat elemente de reglare a regenerării care, deși sunt prezente în genomul mamiferelor nerengeneratoare, sunt inactive. Reactivarea acestor „întrerupătoare” genetice poate duce la regenerarea structurilor distruse, iar administrarea directă de acid retinoic este și mai eficientă.

Această descoperire ar putea deschide o eră nouă în medicina regenerativă, activând capacități ascunse ale corpului uman de a reface păr, piele, nervi sau cartilaje fără cicatrizare, ci printr-o întoarcere la mecanismele ancestrale de vindecare.

Vă recomandăm să citiți și:

Ceara din urechi, indicator timpuriu al bolii Parkinson

Strategia de slăbit de 5 ori mai eficientă decât Ozempic

„Speranța moare ultima” și chiar ne ajută să avem o viață împlinită, arată un studiu

„Lipiciul” anti-îmbătrânire repară în mod natural ADN-ul deteriorat pentru a proteja celulele creierului