Planarian to niewielki 13-milimetrowy płaziniec posiadający jednak niezwykłą supermoc: może odrosnąć w niemal każdym wypadku
Urszula Lesman
Mysz ranna w jedną nogę doświadcza „przebudzenia” komórek macierzystych w drugiej nodze, tak jakby komórki przygotowywały się do wyleczenia urazu w tej uszkodzonej. Coś podobnego dzieje się u aksolotli, które są mistrzami regeneracji kończyn. Natomiast urazy serca u ryby danio pręgowanego mogą wywołać pewne zmiany w odległych narządach, takich jak nerki i mózg. – W wielu różnych organizmach widać reakcję całego ciała na uraz. Nie jest jednak jasne, czy te reakcje faktycznie pełnią jakąkolwiek funkcję – mówi Bo Wang, adiunkt bioinżynierii na Uniwersytecie Stanforda. Naukowcy postanowili więc skupić się na tych „tajemniczych” reakcjach organizmów,
W artykule opublikowanym w czasopiśmie „Cell” Bo Wang i jego współpracownicy napisali, że koordynacja całego ciała jest kluczową częścią gojenia się ran i późniejszej regeneracji tkanek u płazińców z gatunku Planarian. Zrozumienie, co włącza i wyłącza regenerację oraz jak jest ona skoordynowana, pomaga również w badaniach nad rakiem, który często jest określany jako rana, która nigdy się nie goi.
Planarian to niewielki 13-milimetrowy płaziniec posiadający jednak niezwykłą supermoc: może odrosnąć w niemal każdym wypadku. Pokrój planariana na cztery części, a kilka dni później otrzymasz cztery nowe płazińce. Podobnie jak u mysz, danio pręgowanych i aksolotli, rany w jednej części ciała planarian wydają się wywoływać reakcje w bardziej odległych tkankach.
Bo Wang chciał zrozumieć, w jaki sposób te reakcje są skoordynowane. Jednym z możliwych mechanizmów jest szlak kinazy związanej z sygnałem zewnątrzkomórkowym (ERK). Komórki komunikują się ze sobą szlakiem ERK i wysyłają sygnały w formie fali. Jeśli tkanka ulegnie uszkodzeniu, najbliższe komórki „przekazują” tę informację sąsiadującym komórkom, które następnie informują o tym kolejnych sąsiadów. Fala ta rozchodzi się po całym organizmie niczym gra w głuchy telefon.
Jest tylko jeden problem: wcześniejsze badania wykazały, że fale ERK poruszają się zbyt wolno, aby były w jakikolwiek sposób przydatne. „Jeśli prześlę sygnał z szybkością 10 mikronów na godzinę, przejście przez jeden milimetr może zająć kilka dni” – wyjaśnia Wang. Przy tej prędkości sygnał przedostaje się z jednego obszaru robaka do drugiego w celu wspomagania gojenia się ran i regeneracji. U ludzi może to nie stanowić problemu. Nasz układ krążenia może umożliwiać szybkie rozprzestrzenianie się sygnałów po całym organizmie.
Jednak płazińce nie mają układu krążenia, który mógłby przyspieszyć ten proces. Zatem naukowcy zaczęli śledzić fale ERK przemieszczające się z jednego końca zwierzęcia na drugi. Odkryli, że sygnały przemieszczają się ponad 100 razy szybciej niż wcześniej zaobserwowano. Zamiast przemieszczać się małymi krokami od komórki do komórki, fale ERK przemieszczały się wzdłuż wyjątkowo długich komórek mięśniowych ścian ciała robaków. Komórki te działały jak „autostrady”, przyspieszają przemieszczanie się sygnału z jednego końca ciała na drugi. Zamiast dni, zajęło to godziny. Sygnał był wystarczająco szybki, aby pomóc w gojeniu, ale naukowcy nadal nie wiedzieli, czy problem dotyczy całego ciała. Aby się tego dowiedzieć, Yuhang Fan, student pracujący w laboratorium Wanga, odciął głowę płazińcowi.
Zwykle głowa płazińca szybko odrasta od pozostałego ciała po dekapitacji. Jednak Fan zablokował rozprzestrzenianie się sygnału ERK do tylnej części organizmu, aby sprawdzić, czy fale ERK są odpowiedzialne za koordynację reakcji uzdrawiania na odległość. Kiedy sygnały ERK zostały zablokowane, głowa nie tylko goiła się wolniej: w ogóle nigdy nie odrosła.
Wiele zwierząt wykazuje zdolności autolecznicze i regeneracyjne znacznie przewyższające możliwości ludzi. Zrozumienie, dlaczego brakuje nam takich umiejętności, może doprowadzić do postępu w leczeniu i interwencjach medycznych, w tym w terapiach związanych z rakiem. Badania Bo Wanga pokazują, że nawet w przypadku spektakularnie regenerujących się robaków przez większość czasu regeneracja jest „wyłączona”, dopóki całe ciało nie zgodzi się, że nadszedł czas, aby ją „włączyć”. Dodatkowo, gdy Wang i jego współpracownicy śledzili fale ERK rozprzestrzeniające się po ciałach planarian, zauważyli, że setki genów były włączane i wyłączane. Chociaż ludzie są bardzo daleko spokrewnieni z płazińcami planarian, mamy wiele wspólnych genów. „To otwiera nam drogę do poszukiwania tych genów” – mówi Wang. „Mogłoby nam to pozwolić ustalić, w jaki sposób zwierzęta regenerują się, jednocześnie panując nad ryzykiem niekontrolowanego rozwoju nowotworu” – dodał.
