211service.com
Projekts ekstremitāšu atjaunošanai
Savā veidā aksolotla salamandra ir varens zvērs. Nogrieziet tai kāju, un žaunu radījums izaudzēs jaunu. Sasaldē daļu no tās sirds, un orgāns veidosies no jauna. Izgrieziet pusi no tā smadzenēm, un pēc sešiem mēnešiem tās vietā būs izaugusi vēl viena puse. Jūs varat darīt jebko, izņemot to nogalināt, un tas atjaunosies, saka Džeralds Pao, pēcdoktorantūras pētnieks Solkas Bioloģisko pētījumu institūtā Lajolla, Kalifornijā.
Augošās ekstremitātes: Aksolotla salamandra ir viens no vienīgajiem mugurkaulniekiem, kas pieaugušā vecumā spēj ataudzēt veselas ekstremitātes. Zinātnieki tagad sekvencē tās neparasti lielā genoma daļas, lai izprastu šīs spējas ģenētisko pamatu.
Šis neparastais reģenerācijas spēks iedvesmoja Pao un viņa līdzstrādnieku Veju Džu, kas arī strādāja Salkas institūtā, izpētīt aksolotla salamandras DNS. Neskatoties uz gadu desmitiem ilgajiem salamandru pētījumiem, par tās genomu ir maz zināms. Tas sāka mainīties pagājušajā gadā, kad Pao un viņa līdzstrādnieki ieguva vienu miljardu bāzu bezmaksas secību no Roche lietišķā zinātne , atrodas Pencbergā, Vācijā. Tagad, kad dati ir pieejami, zinātnieki beidzot var sākt meklēt ģenētisko programmu, kas piešķir dzīvniekam tā unikālas spējas.
Lai gan visi dzīvnieki zināmā mērā var atjaunot audus — piemēram, mēs varam izaudzēt muskuļus, kaulus un nervus —, salamandras un tritoni ir vienīgie mugurkaulnieki, kas pieauguši var izaudzēt veselus orgānus un aizvietojošās ekstremitātes. Kad kāja tiek zaudēta traumas dēļ, šūnas pie brūces sāk atšķirties, zaudējot specializētās īpašības, kas padarīja tās par muskuļu vai kaula šūnu. Pēc tam šīs šūnas atkārtojas un veido ekstremitāšu pumpuru jeb blastēmu, kas turpina augt ekstremitātē tādā pašā veidā, kā tas veidojas normālas attīstības laikā.
Zinātnieki ir identificējuši dažus molekulāros signālus, kuriem ir galvenā loma šajā procesā, bet ģenētiskais plāns, kas ir reģenerācijas pamatā, joprojām nav zināms. Pētnieki cer, ka, atklājot šos molekulāros trikus, viņi galu galā varēs tos pielietot cilvēkiem, lai atjaunotu bojātos sirds vai smadzeņu audus un varbūt pat jaunas ekstremitātes.
Lai ātri identificētu reģenerācijā iesaistītās salamandras genoma sadaļas, zinātnieki sekvencēja gēnus, kas visvairāk tika izteikti ekstremitāšu pumpuru veidošanās un augšanas laikā. Viņi atklāja, ka reģenerācijas laikā tika pārrakstīti vismaz 10 000 gēnu. Šķiet, ka aptuveni 9000 no tām ir saistītas ar cilvēkiem, taču šķiet, ka ir vēl daži tūkstoši, kas nelīdzinās zināmiem gēniem. Mēs domājam, ka daudzi no tiem ir gēni, kas unikāli attīstījušies salamandrās, lai palīdzētu šajā procesā, saka Rendāls Voss , Kentuki universitātes biologs, kurš strādā pie projekta.
Pētnieki tagad plāno izveidot gēnu mikroshēmu, kas paredzēta dažu šo kandidātgēnu līmeņu noteikšanai, lai zinātnieki varētu precīzi noteikt, kurā reģenerācijas procesa brīdī gēni tiek ieslēgti. Komanda arī izstrādā molekulāros rīkus, kas ļauj viņiem apklusināt konkrētus gēnus, kas ļaus viņiem precīzi noteikt tos, kas ir būtiski pareizai atjaunošanai.
Zinātnieki arī sekvencēja nejaušus salamandras genoma gabalus. Apmēram 30 miljardu bāzu un 10 reizes lielāks par cilvēka genomu, tas ir viens no lielākajiem starp mugurkaulniekiem. Lielākā daļa zinātnieku paredzēja, ka papildu DNS veidos nevēlama DNS, gari bāzu posmi starp gēniem. Bet sākotnējie atklājumi bija pārsteidzoši. Voss saka, ka gēni ir vidēji 5 līdz 10 reizes lielāki nekā citiem mugurkaulniekiem. Tiek lēsts, ka genoma reģions, kas satur gēnus, ir vairāk nekā divas gigabāzes, kas ir tikpat liels kā daži veseli genomi.
Papildu DNS sekvences atrodas gēnos un tiek izgrieztas, pārejot no gēna uz proteīnu. Liela daļa šīs DNS sastāv no atkārtotām sekvencēm, kas līdz šim nav atrastas nevienā citā organismā, saka Pao. Tomēr vēl nav skaidrs, vai šie atkārtotie stiepumi palīdz atvieglot atjaunošanos vai spēlē kādu citu lomu salamandras dzīves ciklā.
Viens no galvenajiem jautājumiem, uz kuru vēl jāatbild, ir tas, vai salamandrai ir unikālas ģenētiskās īpašības, kas nodrošina atjaunošanos, vai arī visiem dzīvniekiem ir šīs iedzimtās spējas. Ja mēs izdomāsim kādu pilnīgi unikālu gēnu, kas atrodas tikai aksolotlā, tas apgrūtinātu to replicēšanu, saka. Deivids Gardiners , Kalifornijas universitātes biologs Ērvinā, kurš arī sadarbojas šajā projektā. Viņš dod priekšroku domāt, ka reģenerācija rodas no fundamentālām zīdītājiem neaktīvajām spējām, kuras var atmodināt ar vienkāršu ģenētisku ierosmi. Lielākā daļa mūsu rokas audu atjaunojas; tā ir tikai roka, kas neatjaunojas, viņš saka. Trūkst, kā jūs koordinējat atbildi, lai iegūtu integrētu struktūru.