211service.com
Een ledemaatregeneratiemysterie opgelost
Salamanders hebben een benijdenswaardig vermogen om geamputeerde of gewonde aanhangsels terug te laten groeien; ze herscheppen alle botten, spieren, huid, bloedvaten en zenuwen van het nieuwe lichaamsdeel zo bedreven dat het moeilijk te zeggen is dat het ooit ontbrak. Vanwege dit vermogen zijn salamanders populaire onderwerpen geweest voor wetenschappers die regeneratie bestuderen - en proberen te leren hoe menselijke cellen kunnen worden overgehaald om dezelfde prestatie te leveren.
Weer terug : Schwann-cellen worden hier getoond in een salamander-lidmaat. Toen de ledemaat opnieuw aangroeide na te zijn geamputeerd, wikkelden alleen deze cellen zich om zenuwvezels; andere celtypen veranderden niet in Schwann-cellen.
Bij salamanders komen nieuwe weefsels voort uit een tumorachtige massa cellen die zich vormt op de plaats van de verwonding, het blastema genaamd. Tot nu toe dachten de meeste wetenschappers dat het blastema een populatie van stamcellen bevatte die pluripotent waren geworden - in staat om alle benodigde weefsels voort te brengen. Maar een nieuw artikel in het tijdschrift Natuur bewijst dat dit niet het geval is. In plaats daarvan creëren stamcellen die betrokken zijn bij regeneratie alleen cellen van het weefsel waar ze vandaan kwamen. De bevinding suggereert dat regeneratie niet vereist dat cellen zichzelf zo dramatisch herprogrammeren als wetenschappers hadden aangenomen.
Elly Tanaka , zegt hoofdwetenschapper van de studie van het Centrum voor Regeneratieve Therapieën in Dresden, Duitsland, dat veel mensen de indruk hadden dat deze blastemacellen allemaal hetzelfde waren. Tanaka's laboratorium had eerder zelfs aangetoond dat een enkele spiervezel aanleiding kon geven tot verschillende soorten cellen in een geregenereerd ledemaat. Maar eerdere studies, zegt ze, waren gebaseerd op onvolmaakte methoden om cellen te volgen, zoals het gebruik van fluorescerende kleurstoffen die mogelijk naar andere cellen zijn uitgelekt.
In de laatste studie gebruikte het team van Tanaka een nieuwe methode om het lot van cellen uit verschillende weefsels te volgen in een soort salamander genaamd de axolotl. De onderzoekers creëerden eerst transgene axolotls die groen fluorescerend eiwit (GFP) in hun hele lichaam droegen. Toen de dieren nog embryo's waren, verwijderden de onderzoekers een stuk weefsel uit het ledemaatgebied van de transgene dieren en transplanteerden het weefsel op dezelfde locatie in niet-transgene axolotls. De transplantaties werden als normale cellen in het groeiende lichaam opgenomen en toen het ledemaat van de ontvangers van de transplantatie vervolgens werd doorgesneden, konden de onderzoekers het lot van de fluorescerende cellen volgen terwijl het ledemaat opnieuw aangroeide.
De onderzoekers gebruikten deze methode om het lot van cellen van de binnen- en buitenhuid, spieren en kraakbeen te volgen, evenals Schwann-cellen, die zenuwvezels isoleren. Ze ontdekten dat, in tegenstelling tot eerder bewijs, spiercellen op de amputatieplaats alleen spiercellen worden in het nieuwe ledemaat. Andere celtypen hielden ook vast aan hun eerdere identiteiten; de enige uitzondering, zegt Tanaka, is dat cellen van de binnenste lagen van huid en kraakbeen in elkaar lijken te kunnen transformeren. Maar voor het grootste deel, zegt ze, is het blastema geen homogene massa cellen, maar een mix van stam- of voorlopercellen van verschillende weefsels die gedurende het hele proces gescheiden blijven.
cel specifiek : Deze afbeelding toont een deel van een geregenereerd salamanderlidmaat. Fluorescerend gelabelde Schwann-cellen (groen) zijn om zenuwen gewikkeld (rood). Er is geen fluorescentie gevonden in de andere cellen (blauw), wat aantoont dat Schwann-cellen tijdens de regeneratie niet in andere celtypen veranderen.
De onderzoekers ontdekten ook dat sommige cellen niet alleen hun identiteit onthouden, maar ook hun positie in het lichaam. Kraakbeencellen onthouden bijvoorbeeld of ze een bovenarm, onderarm of hand moeten vormen, terwijl Schwann-cellen eenvoudigweg overal naartoe migreren waar ze nodig zijn.
Tanaka zegt dat de bevinding een grote verschuiving zal veroorzaken in het denken over de vereisten van regeneratie. Bij het uitleggen waarom salamanders ledematen kunnen teruggroeien en mensen niet, zegt ze, was de hypothese dat het komt omdat salamanders de identiteit van cellen krachtig kunnen veranderen. Maar in feite verliezen hun cellen nooit echt hun identiteit; in plaats daarvan lijken ze weefselspecifieke stamcellen te gebruiken die in staat zijn een bepaald deel van de nieuwe ledemaat te genereren. Tanaka wijst erop dat mensen ook weefselspecifieke stamcellen hebben die verschillende soorten weefsel vervangen. Misschien doen salamanders niet iets veel ingewikkelders dan wat menselijke stamcellen zouden doen, zegt ze. Om menselijke cellen over te halen om te regenereren, zijn misschien niet zo drastische stappen nodig als het pluripotent maken van cellen.
Alejandro Sánchez Alvarado , een wetenschapper die regeneratie bestudeert aan de University of Utah School of Medicine, zegt dat deze methode om de getransplanteerde cellen genetisch te tatoeëren een nieuwe techniek is op het gebied van regeneratie. Tanaka is van mening dat eerdere onderzoeken onderzoekers hebben misleid door imperfecte volgmethoden zoals kleurstoffen te gebruiken door cellen te kweken voordat ze worden getransplanteerd en mogelijk te veranderen, of door verschillende celtypen monsters te laten besmetten.
Sánchez zegt ook dat het idee dat blastema's verschillende celtypes bevatten een minderheidshypothese was en dat deze studie aantoont dat deze hypothese correct blijkt te zijn. Hij waarschuwt dat wetenschappers nu moeten bepalen of dit fenomeen hetzelfde is in volwassen axolotls en in salamanders, die een primair modelorganisme zijn voor regeneratiestudies. Maar als hetzelfde mechanisme ten grondslag blijkt te liggen aan andere gevallen van regeneratie, zou het veranderen wat wetenschappers denken dat nodig is om lichaamsdelen terug te laten groeien, zegt Sánchez. Maar het laat een grote vraag onbeantwoord: als mensen al weefselspecifieke stamcellen hebben, wat is dan precies het verschil tussen onze cellen en die van salamanders?