Gąbczaste stworzenie morskie zmienia naukę na nowo

Kuzyn meduz i koralowców, potrafi zregenerować całe swoje ciało za pomocą „starzejących się” komórek.

Naukowcy z Narodowego Instytutu Zdrowia i ich partnerzy odkryli nowe odkrycia dotyczące gojenia i starzenia się, badając małe stworzenie morskie zdolne do regeneracji całego ciała za pomocą samych ust. Analizowali RNA sekwencja Hydractinia Symbiolongicarpusmałe zwierzę w kształcie rurki żyjące w skorupach krabów pustelników.

Tak jak Hydraktynia Gdy zaczęto regenerować nowe ciała, naukowcy odkryli molekularną sygnaturę powiązaną z biologicznym procesem starzenia, znanym również jako starzenie się. Jak wynika z badania opublikowanego w Raporty komórek, Hydraktynia Pokazuje, że podstawowe biologiczne procesy gojenia i starzenia się są ze sobą powiązane, zapewniając nowe spojrzenie na rozwój starzenia.

„Badania takie jak te, które badają biologię niezwykłych organizmów, ujawniają, jak uniwersalne jest wiele procesów biologicznych i jak wiele musimy jeszcze zrozumieć na temat ich funkcji, powiązań i ewolucji” – powiedział Charles Rotimi, dyrektor Instytutu Stacjonarnego. Program badawczy w Narodowym Instytucie Badań nad Genomem Ludzkim (NHGRI), będącym częścią Narodowego Instytutu Zdrowia. „Takie odkrycia mają ogromny potencjał, jeśli chodzi o dostarczenie nowego wglądu w biologię człowieka”.

Komórki macierzyste napędzające regenerację hydractinii są przechowywane w dolnej części tułowia zwierzęcia, z dala od pyska. Źródło: Darryl Lyga, Narodowy Instytut Badań nad Genomem Człowieka (NHGRI)

Rozwikłanie ewolucyjnego pochodzenia podstawowych procesów biologicznych, takich jak starzenie się i gojenie, jest niezbędne do zrozumienia zdrowia i chorób człowieka. Ludzie mają pewne zdolności regeneracyjne, takie jak leczenie złamanych kości, a nawet odbudowa uszkodzonej wątroby. Niektóre inne zwierzęta, takie jak salamandry i danio pręgowany, mogą zastępować całe kończyny i regenerować różne narządy. Jednakże zwierzęta o prostej budowie ciała, np Hydraktyniaczęsto ma ekstremalne możliwości regeneracyjne, takie jak wyhodowanie całego nowego ciała z kawałka tkanki.

Regeneracyjna rola starzenia kontrastuje z odkryciami dotyczącymi komórek ludzkich. „Większość badań nad starzeniem się dotyczy przewlekłych stanów zapalnych, nowotworów i chorób związanych z wiekiem” – powiedział dr Andy Paxivanis, starszy naukowiec w NHGRI i autor badania. „Zwykle starzejące się komórki pozostają u ludzi, a komórki te powodują przewlekłe zapalenie i indukują starzenie się sąsiadujących komórek. Od zwierząt takich jak HydraktyniaMożemy dowiedzieć się, w jaki sposób starzenie się może być korzystne i poszerzyć naszą wiedzę na temat starzenia się i gojenia.

Naukowcy odkryli to już wcześniej Hydraktynia Zawiera specjalną grupę komórek macierzystych do regeneracji. Komórki macierzyste mogą przekształcić się w inne typy komórek i dlatego są przydatne w tworzeniu nowych części ciała. U ludzi komórki macierzyste pełnią głównie funkcję rozwojową, ale uwielbiają je organizmy wysoce regeneracyjne Hydraktynia Korzystaj z komórek macierzystych przez całe życie. Hydraktynia Przechowuje komórki macierzyste napędzające regenerację w dolnej części ciała.

Jednak gdy badacze usuną usta – część znajdującą się daleko od miejsca, w którym znajdują się komórki macierzyste – z jamy ustnej wyrasta nowe ciało. W przeciwieństwie do komórek ludzkich, które kontrolują swój los, dorosłe komórki niektórych wysoce regenerujących się organizmów mogą przekształcić się w komórki macierzyste, gdy organizm ulegnie uszkodzeniu, chociaż proces ten nie jest dobrze poznany. Dlatego badacze tak założyli Hydraktynia Należy wygenerować nowe komórki macierzyste i poszukiwać sygnałów molekularnych, które mogą kierować tym procesem.

Kiedy sekwencje RNA wskazywały na starzenie się, badacze skanowali genom Hydraktynia Dla sekwencji takich jak geny związane ze starzeniem się człowieka. Z trzech zidentyfikowanych przez nich genów jeden został „włączony” w komórkach w pobliżu miejsca odcięcia zwierzęcia. Kiedy naukowcy usunęli ten gen, zdolność zwierząt do rozwoju starzejących się komórek została zablokowana.Bez starzejących się komórek zwierzęta nie rozwinęły nowych komórek macierzystych i nie były w stanie się regenerować.

Naukowcy wyśledzili w nim starzejące się komórki Hydraktynia Aby dowiedzieć się, w jaki sposób to zwierzę omija szkodliwe skutki starzenia. Nieoczekiwanie zwierzęta wydaliły starzejące się komórki z pysków. Chociaż ludzie nie mogą tak łatwo pozbyć się starzejących się komórek, rola genów związanych ze starzeniem się w nich jest już tak Hydraktynia Sugeruje, jak ewoluował proces starzenia.

Ostatnim razem my, ludzie, mieliśmy wspólnego przodka Hydraktynia – oraz ich krewni, meduzy i koralowce – mają ponad 600 milionów lat, a zwierzęta te w ogóle się nie starzeją. Ze względu na te czynniki, Hydraktynia Może dostarczyć kluczowych informacji na temat naszych wczesnych zwierzęcych przodków. Dlatego naukowcy sugerują, że regeneracja mogła być pierwotną funkcją starzenia się wczesnych zwierząt.

„Nadal nie rozumiemy, w jaki sposób starzejące się komórki wyzwalają regenerację ani jak powszechny jest ten proces w królestwie zwierząt” – stwierdziła dr Paxivanis. „Na szczęście, badając niektórych naszych odległych krewnych zwierząt, możemy zacząć odkrywać niektóre tajemnice regeneracji i starzenia się – tajemnice, które mogą ostatecznie przyczynić się do rozwoju medycyny regeneracyjnej i badań nad chorobami związanymi z wiekiem”.

Odniesienie: „Przeprogramowanie komórkowe wywołane starzeniem prowadzi do odmłodzenia całego ciała”, Miguel Salinas Saavedra, Gabriel Febremarsa, Helen R. Krasovec, Andreas D. Horkan i Uri Paksevanis, 30 czerwca 2023 r., Raporty komórek.
doi: 10.1016/j.celrep.2023.112687