Știința regenerării: De ce unele animale se vindecă, iar altele nu

Știința regenerării: De ce unele animale se vindecă, iar altele nu

Regenerarea – abilitatea de a reface țesuturi pierdute sau deteriorate – este un fenomen biologic remarcabil, stăpânit de diverse specii de-a lungul evoluției. Animale precum șopârlele, stelele de mare și faimosul axolotl mexican pot regenera membre, ochi, porțiuni din creier și chiar măduva spinării. În contrast, mamiferele au pierdut, în mare parte, această capacitate extraordinară, păstrând doar abilități limitate de regenerare în anumite țesuturi și specii, cum ar fi iepurii și caprele.

Oamenii de știință sunt de mult timp fascinați de întrebarea: De ce au pierdut mamiferele aptitudinile regenerative atât de răspândite la alte grupuri de animale? Pentru a găsi răspunsuri, o echipă condusă de Dr. Wei Wang de la Institutul Național de Științe Biologice din Beijing a realizat cercetări inovatoare pentru a descifra schimbările genetice din spatele acestei tranziții evolutive și pentru a explora dacă funcțiile regenerative pierdute pot fi reactivată.

Experiment comparativ: iepuri versus șoareci

Echipa de cercetare a adoptat o abordare comparativă, selectând iepurii pentru capacitatea lor parțială de regenerare și șoarecii, care de obicei vindecă rănile prin formarea de țesut cicatricial și nu prin regenerare autentică. Experimentul s-a concentrat pe pavilionul urechii, un organ structural simplu însă biologic complex, format din diferite tipuri de celule, ceea ce a facilitat observarea clară a procesului de vindecare.

Pentru a simula o leziune, au fost create mici perforații în pavilioanele urechii atât la iepuri, cât și la șoareci, iar procesul de vindecare a fost monitorizat atent. În ambele specii, stadiile inițiale au fost similare: la locul rănii a apărut un blastem – o masă de celule nediferențiate – în primele zile. Diferența majoră a apărut între a zecea și a cincisprezecea zi. Iepurii au prezentat creșteri și au închis treptat rana prin formarea de țesut nou, în timp ce la șoareci procesul de vindecare s-a oprit, rămânând o gaură neînchisă în ureche.

Analiza genetică dezvăluie factorul cheie

Pentru a investiga baza genetică a acestei diferențe de regenerare, echipa lui Wang a analizat activitatea genetică la locul rănii. S-a evidențiat gena Aldh1a2: foarte activă la iepuri și inactivă la șoareci. Activarea Aldh1a2 determină sinteza acidului retinoic, un derivat al vitaminei A esențial pentru dezvoltarea embrionară, diferențierea celulară și creșterea țesuturilor. La iepuri, acidul retinoic a coordonat organizarea și regenerarea țesutului urechii. În schimb, la șoareci, nu doar că activitatea Aldh1a2 era minimă, dar și genele responsabile de descompunerea acidului retinoic erau intens activate, blocând calea regenerativă.

Reactivarea regenerării: Acidul retinoic, catalizator biologic

Pentru a verifica direct dacă acidul retinoic este elementul lipsă în regenerarea țesutului la șoareci, echipa a injectat substanța în rănile urechii acestor animale. Rezultatele au fost spectaculoase: șoarecii tratați regulat cu acid retinoic au prezentat regenerarea completă a pavilionului urechii, asemănător performanței regenerative a iepurilor.

Încercările anterioare ale altor grupuri de cercetare nu au reușit să obțină asemenea rezultate, însă Wang consideră că principalul motiv a fost doza sau durata insuficientă a administrării, ținând cont de descompunerea rapidă a acidului retinoic în organism: „Acidul retinoic are o viață foarte scurtă în corp, așa că atât concentrația, cât și menținerea tratamentului sunt critice”, a explicat el.

Modificarea genetică redă potențialul regenerativ la șoareci

După ce a confirmat rolul crucial al acidului retinoic, echipa lui Wang a testat dacă reactivarea directă a genei Aldh1a2 poate stimula șoarecii să producă propriul acid retinoic și să regenereze țesut în mod natural. Prin inserarea unor secvențe de ADN regulator din genomul iepurelui lângă gena Aldh1a2 a șoarecilor, activitatea acesteia a crescut la nivele similare cu cele din cazul iepurilor. Astfel, șoarecii modificați genetic au recăpătat capacitatea de a regenera țesutul pavilionului urechii, fără a mai fi necesar acid retinoic extern.

„Am arătat că este posibil să restabilim capacitatea regenerativă a mamiferelor prin reactivarea unei singure căi genetice, cel puțin pentru anumite tipuri de țesut”, a declarat Wang. Totuși, rezultatele sunt valabile în special pentru țesutul urechii și nu pot fi generalizate pentru organe cum ar fi inima, ficatul sau membrele.

Complexități și perspective pentru medicina regenerativă la mamifere

În ciuda acestui progres, aplicarea medicinei regenerative pentru oameni – unde membre sau organe pierdute ar putea fi refăcute – rămâne un obiectiv îndepărtat. Wang avertizează că regenerarea țesutului este controlată de rețele biologice complexe și stratificate, iar restabilirea unui singur aspect reprezintă doar o piesă dintr-un puzzle mult mai mare.

O întrebare cheie rămâne fără răspuns: Este calea Aldh1a2 indispensabilă pentru regenerarea tuturor organelor sau are impact doar asupra structurilor precum pavilionul urechii? „Încă nu știm dacă suplimentarea cu acid retinoic poate activa regenerarea în organe mai complexe”, a recunoscut Wang. „Fiecare organ are propria traiectorie evolutivă și poate suprima regenerarea din motive diferite.”

Înțelegerea motivului pentru care mamiferele au pierdut capacitățile regenerative extinse rămâne un subiect central de cercetare. Echipa lui Wang încearcă să descopere presiunile ecologice sau avantajele de supraviețuire care au determinat suprimarea genelor regenerative din genomul mamiferelor. „Cercetăm ce forțe evolutive au făcut benefică pierderea capacității regenerative la mamifere. Doar înțelegând 'de ce' putem spera la inversarea procesului”, a adăugat el.

Concluzie

Cercetările recente din domeniul regenerării țesuturilor arată că, prin reactivarea unei gene latente – Aldh1a2 – oamenii de știință pot reda șoarecilor capacitatea de a regenera țesutul pavilionului urechii, o trăsătură despre care se credea că a fost pierdută la majoritatea mamiferelor. Această descoperire evidențiază comutatoarele genetice care controlează regenerarea și marchează un pas important în biologia regenerativă și ingineria genetică.

Deși rezultatele aduc speranță pentru viitorul medicinei regenerative și ingineriei țesuturilor la mamifere, rămân multe provocări. Sunt necesare studii suplimentare pentru a verifica dacă aceste tehnici pot fi aplicate organelor complexe și, în cele din urmă, medicinei umane. Totuși, această muncă deschide calea către o mai bună înțelegere și eventuala valorificare a potențialului regenerativ ascuns în genomul mamiferelor.