Genetická úprava dokázala naštartovať dorastanie odrezaných končatín

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Štúdia odhalila genetický kód na obnovu odrezaných končatín.

• Úprava DNA axolotlov zablokovala schopnosť regenerácie.

• Doručenie proteínu FGF8 pomocou vírusu čiastočne obnovilo rast kostí.

Každý kalendárny rok podstúpi po celom svete milióny pacientov traumatizujúcu amputáciu niektorej z končatín. Primárnymi príčinami bývajú ťažké chronické cievne ochorenia, mechanické úrazy, silné infekcie a mnohé diabetické komplikácie. Ľudský organizmus dnes dokáže spontánne zregenerovať výlučne končeky prstov, avšak len v striktnom prípade úplného zachovania štruktúry nechtového lôžka.

Príroda poskytuje početné príklady živočíchov, ktoré bežne disponujú podstatne širšími možnosťami hojenia a obnovy telesných štruktúr. Známy obojživelník axolotl dokáže vo vodnom prostredí opakovane bezchybne obnoviť nielen celé končatiny, ale aj miechu či časti mozgu. Laboratórna ryba dánio pruhované si s ľahkosťou dokáže po zranení nanovo vybudovať aj funkčné tkanivá srdca a poškodeného pankreasu.

Spoločná vedecká iniciatíva 3 významných amerických univerzít nedávno detailne potvrdila existenciu univerzálneho genetického programu na rast končatín. Biológovia precízne lokalizovali špecifické gény z triedy SP, primárne varianty SP6 a SP8, vyskytujúce sa v epiderme regenerujúcich druhov. V tele moderného človeka sa krátko po jeho fyziologickom narodení táto genetická regeneračná funkcia trvalo utlmuje do latentného stavu.

Skutočná biologická dôležitosť týchto cieľových génov sa bezprostredne preukázala prostredníctvom mimoriadne presnej úpravy DNA technológiou CRISPR. Pokusné vymazanie génu SP8 z genómu u inak odolných axolotlov viedlo k ich úplnej neschopnosti vytvoriť novú kosť končatiny. Úplne totožný defekt vedci zaznamenali po laboratórnom odstránení oboch identifikovaných génov v koži mladých pokusných myší.

Násilné zablokovanie týchto genetických informácií v cicavčom tele spoľahlivo zamedzilo tvorbe kosti formou narušenia dráhy využívajúcej interleukín 17. Analýzy navyše odhalili, že aktívny transkripčný faktor z génu SP8 za bežných okolností riadi uvoľňovanie ďalšej dôležitej molekuly pomenovanej FGF8. Tento proteín slúži v tele ako hlavný spúšťač nevyhnutného delenia zdravých buniek priamo v zóne otvorenej rany.

Výskumné tímy sa rýchlo rozhodli pretaviť všetky zistené dáta a molekulárne poznatky do inovatívneho terapeutického konceptu. Vedci v laboratóriu skonštruovali upravený adeno-asociovaný vírus, ktorý niesol genetickú sekvenciu získanú priamo z organizmu dania pruhovaného. Vírusový prenášač mal za primárnu úlohu doručiť presný genetický kód pre tvorbu molekúl FGF8 rovno do poškodených tkanív myší.

Správne nadávkovanie tohto experimentálneho liečiva nakoniec sľubne vykompenzovalo prítomnosť chýbajúcich genetických informácií v testovaných myšiach. V populácii pokusných zvierat s genetickým poškodením začali kosti v mieste amputovaných prstov preukázateľne opätovne naberať na chýbajúcom objeme. Ak sa rovnaký vírus s aktívnou terapiou aplikoval na plne zdravé a bežné myši, proces prirodzeného hojenia sa extrémne zrýchlil.

Vedecká práca funguje ako overovací dôkaz koncepcie pre možné znovuspustenie pôvodných evolučných schopností organizmu u vyšších cicavcov. Zabehnutá medicínska prax sa momentálne pri strate končatín opiera skôr o vonkajšie biologické lešenia alebo lokálnu aplikáciu kmeňových buniek. Úspešne otestovaný prístup predstavuje úplne nové riešenie vytvorenia stratenej končatiny.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Pochopenie evolučne zachovaných regulačných procesov v epiderme otvára dvere budúcemu pestovaniu ľudských končatín in vivo.

Zdroj: neurosciencenews.com foto: Gemini