اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
مخلوق صغير مع الخياشيم الزخرفة ، ابتسامة مهذبة وبشرة خضراء متوهجة فقط أعطت العلماء فكرة رئيسية لحل واحدة من أكبر أسرار البيولوجيا: تجديد الأطراف.
يُعرف السمندلات المائية التي تسمى Axolotls بقدرتها غير العادية على إعادة إعادة الأطراف المفقودة بسبب الإصابة أو البتر. الآن ، اكتشف الباحثون المزيد عن العملية المعقدة وراء هذه القوة العظمى في دراسة جديدة نُشرت يوم الثلاثاء في Nature Communications.
وقال جيمس موناغان ، مؤلف الدراسة ، كبار مؤلفي الدراسة ، “سؤال طويل في هذا المجال ، ما هي العظة التي تخبر الخلايا في موقع الإصابة بالوقوف ، على سبيل المثال ، أو لتنمو ذراعًا بأكملها”.
اتضح أن مادة تسمى حمض الريتينويك والتي توجد عادة في علاجات حب الشباب في الريتينول هي المسؤولة عن الإشارة إلى أجزاء الجسم التي يجب أن تتجددها الخلايا المصابة من axolotl – وكيف ، وجدت الدراسة.
أوضح موناغان أن حمض الريتينويك مهم في تطور الأجنة البشرية أيضًا ، ويخبر الخلايا بمكان زراعة الرأس والرؤوس والقدمين. ولكن لسبب غير معروف ، تفقد معظم خلايانا القدرة على “الاستماع” إلى العظة التجديدية للجزيء أثناء وجودها في الرحم.
وعلى الرغم من أن إعادة إنشاء الأطراف البشرية بأكملها لا تزال تبدو وكأنها الأشياء البعيدة من الخيال العلمي ، إلا أن موناغان قال إن دراسة وظيفة إشارات حمض الريتينويك في هؤلاء البرمائيات يمكن أن تساعد في تطوير طرق جديدة للشفاء البشري والعلاجات الجينية.
قد تساعد دراسة وظيفة إشارات حمض الريتينويك في هذه السمندلات المائية “المبتسمة” العلماء على تطوير طرق جديدة للشفاء وعلاجات الجينات للبشر. – أليسا ستون/جامعة شمال شرق
دراسة حمض الريتينويك في axolotls
لا تتوهج axolotls بشكل طبيعي في الظلام. لمراقبة إشارات إشارات حمض الريتينويك ، استخدم فريق Monaghan axolotls المعدلة وراثيا التي تلمع الأخضر الفلوري حيث كان الجزيء ينشط الخلايا المصابة.
في البداية ، اتخذ فريق البحث مقاربة “فرانكشتاين” أكثر من خلال حقن كميات مفرطة من حمض الريتينويك في أنظمة السمندل ومراقبة التأثير. في موقع البتر ، ستنمو Axolotls أكثر مما يحتاجون إليه – استبدال يد بذراع كاملة.
وقالت كاثرين ماكوكر ، أستاذة مشاركة في علم الأحياء في جامعة ماساتشوستس التي لم تكن متورطة في الدراسة ، “
لفهم أفضل كيف استخدمت Axolotls مستوياتها الطبيعية من حمض الريتينويك لتجديد الأطراف ، قام موناغان وفريقه بتغيير نهجهم.
“لقد اكتشفنا أن إنزيم واحد مسؤول عن تحطيم حمض الريتينويك في أجسام (axolotls”) “. عندما قام فريقه بمنع هذا الإنزيم ، حدثت نفس آثار فرانكشتاين مرة أخرى. “هذا مثير حقًا وفجرنا بعيدًا ، حيث يظهر أن مستويات حمض الريتينويك (الطبيعي) يتم التحكم فيها من خلال انهيارها.”
وبعبارة أخرى ، فإن يد Axolotl المصابة لا تعرف أن تنمو لتصبح ذراعًا جزئيًا لأن الإنزيم ، الذي يسمى CYP26B1 ، يمنع عملية التجديد من المضي قدمًا.
وقال موناغان إن فهم هذه العلاقة في نظام التجديد في Axolotl ليس سوى قطعة واحدة من اللغز. تتمثل الخطوة التالية في تحديد بالضبط الجينات التي يستهدفها حمض الريتينويك داخل الخلايا أثناء التجديد لزيادة الكشف عن “المخطط” التي تتبعها تلك الخلايا.
لا تتوهج Axolotls بشكل طبيعي في الظلام – تم تعديلها وراثياً لفهم أفضل كيفية استخدام حمض الريتينويك لزراعة الأطراف المفقودة. – تيموثي دوير
ما يمكن أن يتعلمه البشر من axolotls
وقال موناغان إنه عندما تصيب خلايا axolotl ، فإنها تمر بعملية تسمى dedifferenceiation ، والتي تفقد فيها “ذاكرتهم” ويعودون إلى حالة جنينية. في هذه الحالة الجنينية ، تصبح الخلايا تركز على توليد أطراف جديدة ، ويمكنها مرة أخرى الاستماع إلى إشارات حمض الريتينويك للبناء والنمو.
ومع ذلك ، فإن الخلايا البشرية لا تُفصل عند الإصابة ، لذلك لا يمكنها الاستجابة لإشارات حمض الريتينويك. وبدلاً من ذلك ، تتفاعل أنسجةنا مع الإصابة عن طريق التندب ، ووضع أكوام من الكولاجين وتطلق عليها في اليوم ، على حد قول موناغان.
ولكن ماذا لو كانت هناك طريقة يمكن أن تأخذ الخلايا البشرية هذه الأوامر لبناء أطراف مرة أخرى؟
وقال موناغان: “هذا السؤال مثير للاهتمام للغاية عندما يتعلق الأمر بالعلاج الجيني لأنه ربما لا نحتاج إلى إضافة جينات أو إزالة الجينات للحث على التجديد لدى البشر – يمكننا فقط تشغيل الجينات المناسبة في الوقت المناسب أو إيقاف تشغيل الجينات المناسبة في الوقت المناسب”.
وقال مكوسكر إنه من المحتمل أن يكون تجديد الأطراف البشرية بعيدًا في المستقبل ، ولكن بمجرد أن يفهم العلماء المزيد عن إشارات حمض الريتينويك ، يمكن أن تساعد التكنولوجيا في إعادة هذه القدرة التجديدية على الخلايا البشرية لشفاء الجروح ومنع الندوب.
يركز جزء من أبحاث McCusker على كيفية تسريع عملية تجديد الأطراف. بالنسبة إلى Axolotls ، قد يستغرق الأمر يومين فقط لإعادة نمو أيديهم الصغيرة ، ولكن في إنسان نامي تمامًا ، قد تستغرق هذه العملية سنوات ، كما قال مكوسكر.
وقال مكوسكر: “من المهم أن نستمر في إجراء أبحاث البيولوجيا الأساسية”. “نجد طرقًا جديدة للغاية لفعل الأشياء التي لا نعتقد أنها ممكنة الآن مع الطب البشري الحالي.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com