Τα ψάρια-ζέβρα διαθέτουν μια ανεκτίμητη ικανότητα: ο νωτιαίος μυελός τους μπορεί να αποκατασταθεί πλήρως σε περίπτωση που υποστεί σοβαρό τραυματισμό (ένας τέτοιος τραυματισμός στον άνθρωπο οδηγεί συνήθως σε παράλυση ή ακόμη και στον θάνατο).
Παρατηρώντας τέτοια ψάρια να «επιδιορθώνουν» τους τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού τους, ερευνητές του Πανεπιστημίου Ντιουκ στις ΗΠΑ σε συνεργασία με συναδέλφους τους από το Ινστιτούτο Max Planck για την Ερευνα στην Καρδιά και στους Πνεύμονες στη Γερμανία ανακάλυψαν μια πρωτεΐνη- «κλειδί» της σημαντικής αυτής διαδικασίας. Η μελέτη τους που δημοσιεύτηκε την Παρασκευή 4 Νοεμβρίου στην έγκριτη επιστημονική επιθεώρηση «Science» μπορεί να οδηγήσει σε νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις για την αποκατάσταση κατεστραμμένων ιστών στους ανθρώπους.
Ο «άθλος» της αναγέννησης ιστών των ψαριών-ζέβρα
«Πρόκειται για έναν από τους μεγαλύτερους ‘άθλους’ της αναγέννησης ιστών στη φύση» ανέφερε ο κύριος ερευνητής της νέας μελέτης Κένεθ Πος, καθηγητής Κυτταρικής Βιολογίας και διευθυντής του Regeneration Next Initiative στο Πανεπιστήμιο Ντιουκ. «Δεδομένου του περιορισμένου αριθμού επιτυχημένων θεραπειών για την αποκατάσταση ιστών στους ανθρώπους, χρειάζεται να μελετήσουμε ζώα όπως τα ψάρια-ζέβρα ώστε να λάβουμε νέα στοιχεία σχετικά με το πώς θα ενεργοποιήσουμε την αναγέννηση ανθρώπινων ιστών».
Όταν ο τραυματισμένος νωτιαίος μυελός των ψαριών-ζέβρα αναγεννάται, δημιουργείται κυριολεκτικώς μια γέφυρα. Τα πρώτα κύτταρα δημιουργούν προεκτάσεις σε μια απόσταση δεκάδες φορές μεγαλύτερη σε σχέση με το μήκος τους και δημιουργούν έτσι μια σύνδεση που γεφυρώνει το «χάσμα» το οποίο δημιουργήθηκε από τον τραυματισμό. Ακολουθούν τα νευρικά κύτταρα. Μέσα σε οκτώ εβδομάδες νέος νευρικός ιστός έχει γεμίσει το κενό και τα ζώα έχουν επιτύχει πλήρη αναστροφή της σοβαρής παράλυσής τους.
Η πρωτεΐνη-«κλειδί»
Προκειμένου να κατανοήσουν ποια μόρια είναι πιθανώς υπεύθυνα για αυτή τη θαυμαστή αναγεννητική διαδικασία, οι ερευνητές από το Ντιουκ αναζήτησαν όλα τα γονίδια των οποίων η δραστηριότητα αλλάζει απότομα μετά από έναν τραυματισμό του νωτιαίου μυελού. Όπως είδαν από τα δεκάδες γονίδια που ενεργοποιούνται εξαιτίας του τραυματισμού, επτά κωδικοποιούν για πρωτεΐνες οι οποίες εκκρίνονται από κύτταρα. Μια από αυτές, η CTGF (connective tissue growth factor, αυξητικός παράγοντας του συνδετικού ιστού) τράβηξε την προσοχή των επιστημόνων καθώς τα επίπεδά της αυξάνονταν σημαντικά στα υποστηρικτικά κύτταρα, ή γλοία, τα οποία σχημάτιζαν τη γέφυρα μέσα στις πρώτες δύο εβδομάδες από τον τραυματισμό.
«Μείναμε έκπληκτοι όταν είδαμε ότι το γονίδιο CTGF εκφραζόταν μόνο σε ένα τμήμα των γλοιακών κυττάρων μετά τον τραυματισμό. Θεωρήσαμε ότι αυτά τα γλοιακά κύτταρα καθώς και το συγκεκριμένο γονίδιο είναι σημαντικά για τη διαδικασία της αναγέννησης» σημείωσε η κύρια ερευνήτρια της μελέτης Μαΐσα Μοκάλεντ, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στην ομάδα του καθηγητή Πος. Πράγματι όταν οι ερευνητές προσπάθησαν να αποσιωπήσουν γενετικώς το CTGF, τα ψάρια-ζέβρα που είχαν υποστεί τραυματισμό του νωτιαίου μυελού δεν κατάφεραν να αναγεννήσουν τους κατεστραμμένους ιστούς τους.
Οι άνθρωποι και τα ψάρια-ζέβρα έχουν κοινά τα περισσότερα γονίδια που κωδικοποιούν για πρωτεΐνες, και το CTGF δεν αποτελεί εξαίρεση. Η ανθρώπινη πρωτεΐνη CTGF είναι σχεδόν κατά 90% παρόμοια σε ό,τι αφορά τα αμινοξέα της με εκείνη των ψαριών-ζέβρα. Όταν η ερευνητική ομάδα προσέθεσε την ανθρώπινη εκδοχή της CTGF στο σημείο τραυματισμού των ψαριών, αυτή ενίσχυσε την αναγέννηση και τα ψάρια ήταν σε θέση να κολυμπούν καλύτερα μέσα σε δύο εβδομάδες από τον τραυματισμό.«Τα παράλυτα ψάρια μπορούσαν να κολυμπούν μέσα στο ενυδρείο μέσα σε μερικές ημέρες. Η επίδραση της πρωτεΐνης ήταν τεράστια» είπε η δρ Μοκάλεντ.
Βάση για θεραπείες
Το δεύτερο μισό της πρωτεΐνης CTGF φαίνεται να είναι και το «κλειδί» της επούλωσης των ιστών, ανακάλυψαν οι επιστήμονες. Πρόκειται για ένα μεγάλο πρωτεΐνικό μόριο, που αποτελείται από τέσσερα μικρότερα τμήματα, και επιτελεί περισσότερες από μια λειτουργίες. Αυτό μπορεί να καταστήσει ευκολότερη τη χορήγηση μιας θεραπείας βασισμένης στην πρωτεΐνη καθώς και να κάνει τη θεραπεία πιο στοχευμένη στην αποκατάσταση τραυματισμών του νωτιαίου μυελού.
Ο καθηγητής Πος υπογράμμισε πάντως ότι δυστυχώς η CTGF πιθανότατα δεν είναι αρκετή από μόνη της για την αναγέννηση του τραυματισμένου νωτιαίου μυελού στους ανθρώπους. Η επούλωση είναι πολύ πιο πολύπλοκη στα θηλαστικά, ως έναν βαθμό εξαιτίας του ότι γύρω από τον τραυματισμό δημιουργείται ουλώδης ιστός. Η ερευνητική ομάδα εκτιμά τώρα ότι οι μελέτες για τη CTGF πρέπει να μεταφερθούν σε θηλαστικά όπως τα ποντίκια. «Τα πειράματα σε ποντίκια αναμένεται να δείξουν πολλά. Πότε εκφράζεται στα θηλαστικά το CTGF και σε ποιους κυτταρικούς τύπους;».
Τέτοιου είδους πειράματα πιθανώς θα δώσουν ορισμένες απαντήσεις στο γιατί τα ψάρια-ζέβρα μπορούν να αναγεννούν τους ιστούς τους ενώ τα θηλαστικά όχι. Ισως αυτό έχει να κάνει με το πώς ελέγχεται η πρωτεΐνη παρά με το πώς είναι «φτιαγμένη», λέει ο καθηγητής Πος.
Στο στόχαστρο και άλλες πρωτεΐνες
Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει επίσης να παρακολουθήσει τη δράση και άλλων πρωτεϊνών που εκκρίνονται μετά από τραυματισμό και οι οποίες εντοπίστηκαν στην αρχική μελέτη των ψαριών-ζέβρα. Η διερεύνηση αυτή θα προσφέρει περαιτέρω στοιχεία σχετικά με τα μυστικά αναγέννησης των συγκεκριμένων ψαριών. «Δεν πιστεύω ότι η CTGF είναι η μοναδική απάντηση, ωστόσο δίνει σημαντικά στοιχεία στο πώς μπορούμε να βελτιώσουμε την αναγεννητική διαδικασία στον άνθρωπο» κατέληξε ο δρ Πος.
