Cercetătorii identifică genele care permit regenerarea creierului la viermii plați
Creierul uman are o capacitate limitată de a se vindeca singur în urma unor leziuni sau boli. Totuși, unele animale își pot folosi propriile celule nu doar pentru a repara leziuni, ci pentru a-și regenera complet creierul. Cercetătorii de la Universitatea din Georgia au identificat mai multe gene care fac posibilă regenerarea creierului la un tip de vierme plat, potrivit unui studiu publicat în Nature Communications.
„Marea provocare: ne dorim să găsim idei pentru a ajuta creierul uman să se regenereze mai bine”, a declarat Rachel Roberts-Galbraith, autoarea corespondentă a studiului și profesoară asociată la Franklin College of Arts and Sciences din cadrul Universității din Georgia. „Înțelegerea regenerării creierului pe care o putem dezvolta folosind animale simple ne oferă motive de optimism. Nu este o proprietate inerentă a creierelor de a se regenera slab. Este ceva specific oamenilor.”
Creierul viermelui plat și cel uman sunt ambele alcătuite din rețele de celule specializate numite neuroni. Aceste celule comunică între ele trimițând semnale electrice sau chimice. Unii neuroni reacționează la stimuli, precum lumina sau atingerea, în timp ce alții controlează mișcarea. Viermii plați folosesc celule stem pentru a înlocui neuronii după o leziune. Oamenii au și ei celule stem, dar acestea nu se pot transforma în neuroni noi într-un mod suficient de eficient pentru a vindeca leziunile.
Noul studiu clarifică modul în care funcționează genele comune la viermii plați și pune bazele pentru ca cercetătorii să investigheze căi similare care ar putea fi activate la oameni, pentru a proiecta terapii mai bune pentru leziunile cerebrale traumatice sau pentru boli.
Viermii plați pot regenera țesuturi, mușchi și chiar creierul
Planariile pot fi găsite în apă dulce, apă sărată și chiar pe uscat. Nu au sisteme circulatorii sau respiratorii. Dar au celule stem care se pot transforma în orice are nevoie corpul lor la un moment dat, ceea ce le face animale valoroase pentru cercetarea creierului și a cogniției. Folosind celule stem, planariile își pot regenera întregul corp dintr-un simplu fragment. Pot reconstrui țesuturi, mușchi și chiar creierul.
Studiul publicat în Nature Communications a identificat aproape o duzină de gene responsabile pentru instruirea celulelor stem să se transforme în neuroni care produc dopamină și pentru direcționarea acestor neuroni noi către locurile potrivite din corpul viermelui. Acești neuroni sunt prezenți și la oameni și la alte animale. Cunoscută drept „substanța chimică a fericirii”, dopamina este mai mult decât un neurotransmițător al recompensei și plăcerii. Acționează și ca un semnal care ajută neuronii să comunice între ei și joacă un rol cheie în controlul mișcării. Persoanele cu boala Parkinson, de exemplu, experimentează tremurături și rigiditate din cauza nivelurilor scăzute de dopamină.
Când cercetătorii au eliminat unele dintre genele descoperite în acest studiu, au constatat că planariile au avut dificultăți în a produce noi neuroni care produc dopamină și au prezentat și o mișcare lentă, similară efectelor nivelului scăzut de dopamină la oameni și la alte mamifere.
În prezent, furnizorii de servicii medicale nu au multe opțiuni pentru a trata afecțiuni precum Parkinson, Alzheimer sau leziuni cerebrale traumatice. Valorificarea celulelor proprii ale corpului, în același mod în care o fac planariile pentru a vindeca răni, ar reprezenta o schimbare majoră.
„Am descoperit rețeta genetică pentru producerea acestor tipuri de celule la planarii”, a declarat Roberts-Galbraith. „Sperăm că această lucrare îi va ajuta pe alții să descopere cum să creeze neuroni care produc dopamină din celule stem, care să poată fi transplantate mai eficient la pacienți.”
Laboratorul Roberts-Galbraith din departamentul de biologie celulară face parte din Centrul de Biosciință Regenerativă al Universității din Georgia, un hub de cercetare interdisciplinară axat pe potențialul medicinei regenerative. Studiul a fost co-semnat de primii autori Kendall Clay și Taylor Medlock-Lanier, precum și de co-autorii Rachel Grimes, Olabamibo Oke, Brice Hudson, Macey Wilson și Nikolay Filipov.
