Regenerační schopnosti v živočišné říši a výzkum jejich potenciálu pro savce
Vědecká komunita se dlouhodobě zabývá zkoumáním regeneračních schopností napříč živočišnou říší s cílem pochopit mechanismy, které umožňují obnovu ztracených tkání a orgánů. Zatímco některé druhy projevují pozoruhodnou regenerační kapacitu, u savců je tato schopnost v dospělosti výrazně omezena. Aktuální výzkum se zaměřuje na identifikaci faktorů, které by mohly vést k posílení regenerace i u savčích organismů.
Rozdílné regenerační schopnosti u různých druhů
Některé druhy, jako jsou mloci a zebřičky, dokáží regenerovat ztracené končetiny a významné části vnitřních orgánů, pokud přežijí počáteční zranění. Oproti tomu savci vykazují jako dospělí podstatně menší schopnost takové efektivní regenerace. Rozsah regenerace se nicméně značně liší i mezi savčími druhy. Například myši rodu Acomys, známé jako myši bodlinaté, jsou schopny plně regenerovat kůži v celé tloušťce, chrupavku i svalstvo, a také ztracenou ledvinovou tkáň bez zjizvení. Linie myší MRL mouse lineage dokáže plně regenerovat ušní tkáň, což bylo objeveno při běžném značení myší. Běžné laboratorní myši, stejně jako vyvíjející se lidé, mohou regenerovat konečky prstů. Většina těchto regeneračních schopností se však u většiny savců ztrácí někde mezi narozením a dospělostí.
Současný stav výzkumu a klíčové molekulární dráhy
Cílem výzkumné komunity je získat dostatečné porozumění biochemii efektivní regenerace u mloků a zebřiček, aby bylo možné takovou regeneraci vyvolat i u savců. V souvislosti se zraněním a následnou obnovou byly dosud identifikovány některé geny jako předměty zkoumání, stejně jako významné rozdíly v chování makrofágů a senescentních buněk. Jedním z aktuálních směrů výzkumu je rodina transkripčních faktorů SP, jejíž členové modulují expresi genů. Konkrétně se pozornost soustředí na FGF8, jeden z genů, jehož exprese je regulována transkripčními faktory SP.
Experimentální výsledky a role transkripčních faktorů SP a FGF8
V nedávných studiích vědci zkoumali společný gen u tří odlišných druhů – mloků, myší a zebřiček. Zjistili, že transkripční faktor SP8 hraje klíčovou roli v regeneraci končetin u mloků. Pomocí technologie genové editace CRISPR vědci odstranili gen SP8 z genomu axolotla. Bez SP8 nebyl axolotl schopen řádně regenerovat kosti končetin. Podobný výsledek byl pozorován u prstů myší, kterým chyběl SP6 a SP8.
S těmito poznatky vědci vyvinuli virovou genovou terapii s využitím tkáňového regeneračního enhanceru (zesilovače), který byl nalezen u zebřiček. Tato terapie dodávala sekretovanou molekulu FGF8, gen, který je obvykle zapínán SP8, s cílem podpořit regeneraci kostí prstů a částečně obnovit regenerační účinky chybějících SP genů u myší. Bylo zjištěno, že cílená upregulace exprese FGF8, která vyžadovala enhancer ze zebřiček, zvýšila schopnost myší regenerovat ztracené konečky prstů.
Další experimenty s adeno-asociovanými virovými vektory prokázaly, že prostorově a časově cílená exprese FGF8 mohla částečně zachránit regeneraci konečků prstů u myší s vyřazenými geny SP a urychlit regeneraci prstů u myší divokého typu.
Potenciál pro lidskou medicínu
Tyto výsledky představují počáteční krok, který naznačuje, že i u savců je možné alespoň částečně posílit regeneraci. Lidské končetiny v současnosti nemají takovou regenerační sílu, avšak s terapií, která napodobuje schopnosti genů SP, by se to v budoucnu mohlo změnit. Tento výzkum demonstruje kontextuální přístup genové terapie k řešení ztráty končetin, založený na genech, jako jsou transkripční faktory SP, které jsou konzervované napříč více kontexty regenerace přívěsků. I když je to skromný výchozí bod a zdaleka necelkový obraz, léta výzkumu nyní vedou k možnosti alespoň mírně posílit regeneraci u savců.