Het geheim van de regeneratie van salamander is onthuld - ze laten nieuwe organen groeien uit het geheugen. In plaats van terug te keren naar een embryonale staat, herinneren de cellen van de salamanders zich het verloren gegane orgaan en reconstrueren het precies zoals het ervoor was
Het mechanisme van regeneratie van verloren ledematen door salamanders heeft niets te maken met de werking van stamcellen, hebben wetenschappers ontdekt.
De magische vermogens van salamanders
Het vermogen van deze amfibieën met de staart om poten, longen en hersenen te laten groeien, baart de mensheid al millennia zorgen - het werd bestudeerd door Aristoteles, Voltaire, Darwin.
Wanneer het dier een deel van het lichaam verliest, bedekken de cellen van de oppervlakkige huidlaag de wond snel met de zogenaamde epitheliale omhulling, fibroblasten breken de bindingen met het bindweefsel en vormen een blastema (een opeenhoping van gespecialiseerde cellen) op de plaats van de wond, waaruit een nieuw ledemaat wordt gevormd. Het duurt bijvoorbeeld maar drie weken om een nieuwe poot te krijgen.
Aan het einde van de 20e eeuw gingen wetenschappers ervan uit dat salamandercellen vergelijkbaar zijn met stamcellen, dat wil zeggen dat ze in elk orgaan kunnen veranderen.
Martin Kragl van het Duitse Max Planck Instituut vond dat dit niet het geval is. Samen met zijn Amerikaanse collega's bestudeerde hij hoe de Mexicaanse salamander, de axolotl Ambystoma mexicanum, ledematen en weefsels laat groeien. Kragl profiteerde van de ontdekkingen van de Universiteit van Californië, die bewees dat salamander blastema-cellen als cellen in de zich ontwikkelende ledematen van zoogdierembryo's zijn, die hun ledematen kunnen vernieuwen, maar deze vaardigheden voor de geboorte verliezen.
Experimenteer in ultraviolet
Promotie video:
Gebaseerd op het idee dat de ontwikkeling van ledematen van de blastema praktisch in een korte vorm hun natuurlijke ontwikkeling in groeiende wezens herhaalt, verdeelden Duitse en Amerikaanse wetenschappers de dieren in twee groepen. De eerste die werd geïnjecteerd, was het GFP-eiwit dat afkomstig was van de fluorescerende kwal. In ultraviolet licht markeert dit eiwit cellen in groen, waardoor wetenschappers de oorsprong van verschillende cellen en hun doel kunnen traceren. De tweede groep omvatte zowel volwassen axolotls als larven. Wetenschappers hebben ze geïntroduceerd in cellen met proteïne afkomstig van genetisch gemodificeerde individuen. De stof werd geïnjecteerd in de larven waar, zoals biologen wisten, verschillende weefsels en organen, met name het zenuwstelsel, hadden moeten groeien. Volwassenen kregen eerst cellen met proteïne geïnjecteerd, en vervolgens stukje voor stukje van het lichaam afgesneden.
Na enkele weken observatie van de afdelingen, ontdekten biologen dat de cellen zich zeer conservatief gedragen - ze groeien alleen in die organen en weefsels waaruit ze afkomstig zijn. "De belangrijkste conclusie van de onderzoekers is dat nieuwe spiercellen alleen oude spiercellen produceren, nieuwe huidcellen alleen oude huidcellen produceren, nieuwe neuronen alleen oude zenuwcellen", schrijft Science Daily. Dit proces werd het duidelijkst waargenomen bij de larven: geïnjecteerd in het gebied van waaruit het zenuwstelsel moest groeien, verspreidden de groen gemarkeerde cellen zich langs de groeiende axolotl, precies volgens het schema van het zenuwstelsel.
"Naar alle waarschijnlijkheid worden cellen in de buurt van het geamputeerde orgaan opnieuw geprogrammeerd, waardoor ze embryonale weefselvormingsprogramma's kunnen starten zonder terug te keren naar de oorspronkelijke polypotentiële cel", merkten de onderzoekers op in een artikel gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature.
Met andere woorden, salamandercellen gedragen zich fundamenteel anders dan stamcellen. Als de laatste in staat zijn om specialisatie te ontvangen en zich tot praktisch elk orgaan te ontwikkelen, dan is er in de cellen van salamanders een mechanisme van duidelijke continuïteit.
Van salamander tot superman
Het voordeel van salamandercellen is dat ze geen embryonale staat hoeven te bereiken om het regeneratieproces te starten - ze werken uitstekend als volwassenen. Door het geheim van "actieve cellen" te onthullen, zullen artsen in staat zijn om iemands afgehakte arm of been te laten groeien, naar het voorbeeld van een salamander.
"Op een dag zullen we menselijk weefsel kunnen regenereren", zegt Malcolm Meden, een van de auteurs van het onderzoek. De hoop van Amerikaanse wetenschappers is grotendeels te danken aan de persoonlijkheid van degenen die de studie hebben besteld: het werd gesponsord door het Amerikaanse ministerie van Defensie, wiens vertegenwoordigers geamputeerde veteranen van Irak en Afghanistan willen helpen.
