Univerzální gen pro regeneraci: Vědci objevili klíč k obnově ztracených lidských končetin

Vědci v přelomové mezidruhové spolupráci identifikovali „univerzální genetický program“, který řídí regeneraci končetin. Studiem axolotlů, zebřiček a myší výzkumníci zjistili, že specifická rodina genů, takzvané SP geny, je společným jmenovatelem pro opětovný růst ztracené tkáně.

Vědci v přelomové mezidruhové spolupráci identifikovali „univerzální genetický program“, který řídí regeneraci končetin. Studiem axolotlů, zebřiček a myší výzkumníci zjistili, že specifická rodina genů, takzvané SP geny, je společným jmenovatelem pro opětovný růst ztracené tkáně. Tento objev představuje zásadní krok k budoucí regeneraci lidských končetin.

Regenerace není souborem různých triků, ale sdíleným genetickým programem, který je aktivní u mloků, ale u lidí je „umlčen“ nebo omezen. Zatímco biotechnologické struktury a kmenové buňky jsou v současnosti hlavním zaměřením náhrady končetin, tento přístup genové terapie nabízí způsob, jak spustit vlastní vnitřní opravné mechanismy těla. Ročně dochází k více než milionu amputací v důsledku cukrovky a traumat, a tento výzkum poskytuje biologický cíl, jak se posunout od mechanických protéz k opravdové obnově končetin.

Výzkum, jehož výsledky byly publikovány v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, spojil tři laboratoře, které porovnávaly regeneraci napříč třemi organismy: mexickým axolotlem, myší a zebřičkou. Axolotl vyniká v regeneraci, dokáže obnovit celé končetiny, ocasy včetně míchy a části srdce, mozku, jater, plic a čelisti. Zebřičky jsou jedním z nejlepších modelů pro regeneraci přívěsků, protože jejich ocasní ploutve rychle dorůstají a mají neomezenou schopnost opětovného růstu. Myši, jakožto savci, dokážou regenerovat špičky prstů, stejně jako lidé, pokud je zachováno nehtové lůžko.

Vědci zjistili, že regenerující epidermis (kůže) všech tří druhů exprimuje SP geny SP6 a SP8. Následně testovali jejich funkci. Laboratoř Joshe Currieho z Wake Forest University, která studuje axolotly, odstranila gen SP8 z genomu axolotla pomocí technologie CRISPR. Bez SP8 axolotl nedokázal správně regenerovat kosti končetin; podobný výsledek nastal u myší prstů, kterým chyběly SP6 a SP8. S těmito informacemi vyvinula laboratoř Davida A. Browna z Duke University virovou genovou terapii, která dodávala vylučovanou molekulu FGF8, gen obvykle aktivovaný SP8, aby podpořila opětovný růst kostí prstů a částečně obnovila regenerační účinky chybějících SP genů u myší.

Lidské končetiny nemají takovou regenerační sílu, ale jednoho dne by ji mít mohly díky terapii, která napodobuje schopnosti SP genů. I když bude zapotřebí mnohem více výzkumu, aby se poznatky z myší prstů přenesly na lidské končetiny, tato studie je považována za zásadní v hledání terapií pro opětovný růst končetin po zranění nebo nemoci. Vědci zdůrazňují, že genová terapie v této studii je novou cestou, která může doplňovat a potenciálně posilovat to, co bude jistě multidisciplinárním řešením pro budoucí regeneraci lidských končetin. Lidé mají sice „hardware“ (SP geny), ale náš „software“ je krátce po narození vypíná (kromě konečků prstů). Tento výzkum ukazuje, že bychom mohli pomocí genové terapie „znovu nainstalovat“ aktivní verzi softwaru používaného mloky. Zebřičky byly do výzkumu zapojeny kvůli jejich neuvěřitelně silným „zesilujícím“ sekvencím v DNA, které fungují jako vysokonapěťové přepínače aktivující regenerační geny. Jeden z těchto přepínačů byl použit k zefektivnění genové terapie u myší.