Aksolotle meksykańskie, salamandry meksykańskie, posiadają niezwykłe zdolności regeneracyjne, odrastają im całe kończyny, narządy, a nawet części mózgu, co daje wgląd w potencjalne postępy w leczeniu ludzi.
Aksolotle fascynują biologów od ponad wieku ze względu na ich zdolność do doskonałej regeneracji utraconych części ciała. Niedawne badanie opublikowane w Nature ujawnia, że komórki aksolotla mają „pamięć pozycyjną”, która kieruje odrastaniem. Ta pamięć pozwala komórkom zapamiętać swoje położenie w ciele i odbudować brakujące struktury bez blizn i niedopasowanych kształtów.
Komórki zachowują się tak, jakby miały wewnętrzny GPS, znając swoje położenie wzdłuż osi ciała. Kiedy kończyna zostaje utracona, komórki w pobliżu rany namnażają się, tworząc blastemę, strukturę, w której komórki mieszają się i zapamiętują swoje pierwotne położenie. Ta precyzyjna pamięć pozycyjna umożliwia komórkom bezproblemowe odrastanie brakującej kończyny.
Badanie podkreśla rolę genu o nazwie Hand2 i białka sygnałowego o nazwie Sonic hedgehog w utrzymywaniu tej pamięci pozycyjnej. Komórki po tylnej stronie kończyny wytwarzają Hand2, który aktywuje Sonic hedgehog po urazie. Sonic hedgehog wzmacnia Hand2, utrwalając tożsamość komórek.
Naukowcy byli w stanie „zhakować” ten system, wystawiając komórki po przedniej stronie na działanie Sonic hedgehog, co spowodowało, że przyjęły tożsamość strony tylnej. Nawet po odrośnięciu kończyny te przeprogramowane komórki zachowały swoją nową tożsamość poprzez wielokrotne regeneracje. To przepisywanie pamięci komórkowej działa bardziej niezawodnie od przodu do tyłu, zjawisko zwane „dominacją tylną”.
Zrozumienie pamięci pozycyjnej może zrewolucjonizować gojenie się ran i inżynierię tkankową, umożliwiając lekarzom hodowanie tkanek zastępczych, które idealnie pasują do otaczającego je środowiska. Może to prowadzić do gojenia się bez blizn, precyzyjnej naprawy skomplikowanych ran i regeneracji utraconych tkanek z odpowiednią integracją z systemami organizmu.
To badanie podważa nasze rozumienie pamięci, pokazując, że komórki w całym ciele przechowują wspomnienia zakodowane w genach i białkach. Te komórkowe wspomnienia można edytować, oferując nowe możliwości dla medycyny regeneracyjnej. Badanie łączy również wczesny rozwój z regeneracją dorosłych, ujawniając, w jaki sposób te same obwody molekularne są ponownie wykorzystywane do odrastania kończyn.
Aksolotle, choć zagrożone w swoich naturalnych siedliskach, pozostają nieocenione dla zrozumienia regeneracji. Ich zdolność do precyzyjnej odbudowy oferuje cenne lekcje dotyczące odblokowania ludzkiego potencjału regeneracyjnego. Te badania przybliżają nas do zrewolucjonizowania gojenia się ran i inżynierii tkankowej, dając przeszczepionym komórkom precyzyjne instrukcje dotyczące ich roli i położenia.