Πώς τα Lampreys μπορούν να βοηθήσουν στην επούλωση του παράλυτου νωτιαίου μυελού;

Τα Lampreys θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επούλωση του παραλυμένου νωτιαίου μυελού παρέχοντας στους επιστήμονες πληροφορίες για τα γονίδια και τις οδούς που είναι απαραίτητα για την αναγέννηση του νωτιαίου μυελού. Τα Lampreys είναι σε θέση να αναγεννήσουν πλήρως τον νωτιαίο μυελό τους μετά από τραυματισμό και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η κατανόηση των γονιδίων και των οδών που εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη θεραπειών για τα ανθρώπινα όντα με τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού.

Οι νωτιαίοι μυελοί είναι επισφαλή πράγματα. μόλις παραμορφωθούν ή σπάσουν, δεν μπορούν να αναπτυχθούν εκ νέου… εκτός και αν είσαι λάμπα. Η λάμπρα, που δεν πρέπει να συγχέεται με το χέλι, είναι ένα ψάρι χωρίς γνάθο που χαρακτηρίζεται από ένα οδοντωτό, κυλινδρικό στόμα που τρυπάει στο θήραμά του για να ρουφήξει το αίμα. Ωστόσο, το ψάρι, το οποίο φαίνεται να είναι ένας μοχθηρός εξωγήινος από το Men in Black , δεν είναι τόσο πρωτόγονο όσο θα μπορούσε κανείς να πιστέψει. Στην πραγματικότητα, η βιολογία του είναι τόσο εκκεντρική όσο και η εμφάνισή του. Σαν εξωγήινος από το Men in Black , μπορεί να μεγαλώσει ξανά μια διατομή σπονδυλικής στήλης!

(Φωτογραφία:Υπηρεσία Εθνικού Πάρκου)

Μια τέτοια ικανότητα θα έκανε θαύματα για τα ανθρώπινα όντα, αν μπορούσαμε να την αξιοποιήσουμε. Όπως αποδεικνύεται, δεν χρειάζεται να ζητήσουμε τη βοήθεια μιας λάμπας. Οι άνθρωποι διαθέτουν ήδη τα ίδια γονίδια που επιτρέπουν σε μια λάμπα να μεγαλώσει ξανά τη σπονδυλική στήλη ή να την αναζωογονήσει από παράλυση.

Η Μελέτη

«Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολλά χρόνια ότι η λάμπα επιτυγχάνει αυθόρμητη ανάρρωση από τραυματισμό του νωτιαίου μυελού, αλλά δεν γνωρίζουμε τη μοριακή συνταγή που συνοδεύει και υποστηρίζει αυτή την αξιοσημείωτη ικανότητα», λέει η Ona Bloom του Ινστιτούτου Ιατρικής Έρευνας Feinstein και της Σχολής Zucker. Ιατρική στο Hofstra/Northwell, πρώην συνεργάτης του Θαλάσσιου Βιολογικού Εργαστηρίου (MBL) του Whitman Center.

Ο Μπλουμ ήταν ένας από τους συνεργάτες σε ένα έργο για τον προσδιορισμό «όλα τα γονίδια που αλλάζουν κατά τη διάρκεια της ανάκαμψης». Οι συνεργάτες του MBL και άλλων ιδρυμάτων διαπίστωσαν ότι τα γονίδια που εμπλέκονται στη φυσική ανάκαμψη τραυματισμένων ή παράλυτων σπονδύλων είναι επίσης ενεργά στην επιδιόρθωση του περιφερικού νευρικού συστήματος στα θηλαστικά. Το περιφερικό νευρικό σύστημα είναι το αντίστοιχο του κεντρικού νευρικού συστήματος, είναι ο εκτεταμένος κλάδος των νεύρων εκτός από τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό.

(Φωτογραφία:Wikimedia Commons)

Οι Lampreys είχαν έναν κοινό πρόγονο μαζί μας πριν από περίπου 550 εκατομμύρια χρόνια και μπορούν να αναγεννήσουν πλήρως έναν τραυματισμένο νωτιαίο μυελό χωρίς καμία θεραπεία ή φαρμακευτική αγωγή. «Μπορούν να περάσουν από παράλυση σε συμπεριφορές πλήρους κολύμβησης σε 10 έως 12 εβδομάδες», λέει η Jennifer Morgan, διευθύντρια του Eugene Bell Center for Regenerative Biology and Tissue Engineering του MBL και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Scientific Reports.

Η γνώση των σχετικών γονιδίων, σύμφωνα με τον Bloom, μπορεί να χρησιμοποιηθεί «για να ελεγχθεί εάν συγκεκριμένα μονοπάτια είναι πραγματικά απαραίτητα για τη διαδικασία».

Διαδρομή σηματοδότησης WnT

Για να προσδιορίσουν τα μονοπάτια που είναι απαραίτητα για την ανάρρωση, οι ερευνητές έπρεπε πρώτα να τραυματίσουν τον νωτιαίο μυελό. Για να τραυματίσουν τις λάμπες, οι ερευνητές έκοψαν το νωτιαίο μυελό των υποκειμένων. Οι ερευνητές στη συνέχεια δεν έχασαν χρόνο και άρχισαν αμέσως να παρακολουθούν τις φυσιολογικές διαδικασίες που εμπλέκονται στην ανάκαμψη. Πήραν δείγματα από τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό των υποκειμένων τους σε τακτά χρονικά διαστήματα από τις πρώτες ώρες μετά την τομή μέχρι τρεις μήνες αργότερα, όταν οι νωτιαίοι μυελοί είχαν αναρρώσει.

(Φωτογραφία:Amanda R. Martinez/θαλάσσιο βιολογικό εργαστήριο)

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι πολλά γονίδια καθοριστικά για την ανάκτηση ήταν μέρος αυτού που ονομάζεται μονοπάτι σηματοδότησης WnT. Η οδός είναι κεντρική για την ανάπτυξη των ιστών. Στην πραγματικότητα, είναι τόσο σημαντικό που όταν οι ερευνητές ανέστειλαν τη λειτουργία του με ένα φάρμακο, τα ζώα δεν ανέκτησαν ποτέ την ικανότητά τους να κολυμπούν. Επί του παρόντος, υπάρχει έλλειψη έρευνας για το μονοπάτι WnT. Ας ελπίσουμε ότι περαιτέρω αφοσιωμένη έρευνα θα αποκαλύψει γιατί η οδός είναι φαινομενικά απαραίτητη για τη διαδικασία επούλωσης.

Ένα απροσδόκητο εύρημα ήταν η επίδραση του τραυματισμού στον εγκέφαλο του λάμπρα. Ο τραυματισμός και η ανάρρωση προκάλεσαν πολλαπλές γενετικές αλλαγές στον εγκέφαλο. Αυτό επιβεβαιώνει την πολύ εικαζόμενη αντίληψη ότι ο εγκέφαλος αλλάζει σημαντικά μετά από τραυματισμό του νωτιαίου μυελού. Τα αποτελέσματα, αναμφίβολα, είναι εκπληκτικά.

Το πρόβλημα με τα γονίδια είναι ότι ένα χαρακτηριστικό δεν είναι συνάρτηση ενός μόνο γονιδίου:δεν υπάρχει κανένα γονίδιο υπεύθυνο, ας πούμε, για τη γλώσσα μας. Ένα χαρακτηριστικό είναι το αποτέλεσμα μιας εξαιρετικά πολύπλοκης αλληλεπίδρασης γονιδίων, για μερικά γνωρίζουμε και για άλλα δεν γνωρίζουμε τίποτα. Ακόμη και ένα χαρακτηριστικό τόσο αβλαβές όσο το χρώμα των ματιών μας καθορίζεται από την ταυτόχρονη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση πολλών γονιδίων.

Το ίδιο συμβαίνει και με την ανάρρωση ενός τραυματισμένου ή παράλυτου νωτιαίου μυελού. Το συνδυαστικό παιχνίδι των γονιδίων που διέπουν την ανάκαμψη φαίνεται ανεξερεύνητο, αλλά μελέτες σαν αυτές μας δίνουν ελπίδα, μας φέρνουν πιο κοντά στην επιτυχία. Στο εγγύς μέλλον, η θεραπεία μιας σπασμένης πλάτης μπορεί να αποδειχθεί τόσο δύσκολη όσο η θεραπεία ενός σπασμένου δακτύλου.