Znanstvenici s Northeastern Universityja pronašli su ključni mehanizam kojim meksički vodozemac aksolotl određuje koji dio uda treba narasti nakon amputacije – od ramena do šake. Studija objavljena u časopisu Nature Communications pokazuje da presudnu ulogu ima brzina razgradnje, a ne proizvodnje, signalne molekule retinoične kiseline.
James Monaghan i njegov tim već dva desetljeća proučavaju aksolotle kako bi shvatili zašto oni mogu obnavljati ne samo udove, nego i srce te leđnu moždinu. „Za godine znamo da je retinoična kiselina derivat vitamina A koji ‘vrišti’ stanicama ‘izgradi rame!’”, podsjetio je Monaghan. Enigma je bila kako stanice u ranjenom batrljku tako precizno doziraju taj signal.
Istraživači su se usredotočili na blastemu – nakupinu matičnih stanica koja se stvara na mjestu rane. Umjesto očekivane razlike u stvaranju retinoične kiseline, otkrili su enzim CYP26B1 čija je jedina zadaća razgraditi tu molekulu. U distalnom dijelu uda (kod zapešća) enzima ima mnogo, pa je retinoične kiseline malo; u proksimalnom dijelu (rame) enzima je gotovo nema, pa se signal gomila. Tako nastaje kemijski gradijent koji stanicama daje „koordinate” gdje se nalaze.
Kako bi potvrdili hipotezu, znanstvenici su amputirali aksolotlu nogu u razini zapešća te mu dali lijek talarozol, inhibitor CYP26B1-a. Kad je „kočnica” isključena, retinoična kiselina se nakuplja ondje gdje je inače gotovo nema, pa su zbunjene stanice umjesto šake izgradile cijeli, duplicirani ud. Monaghan to naziva „ultimativnim testom” koncepta.
Analiza genske aktivnosti pokazala je da visoke razine retinoične kiseline aktiviraju Shox – „short stature homeobox” gen. Uklanjanje Shoxa CRISPR-om rezultiralo je životinjama s urednim šakama, ali skraćenim nadlakticama i podlakticama, što potvrđuje da taj gen upravlja oblikovanjem proksimalnih struktura.
Monaghan naglašava da aksolotl „nema čarobni gen”, nego pristupa razvojnim programima koje ljudi nakon rođenja uglavnom zatvaraju. Cilj je, kaže, naučiti kako umjesto ožiljka pokrenuti stvaranje blasteme i „prepisati” salamanderovu uputu za obnovu tkiva kod ljudi. „Svaki put kad otkrijemo djelić te genetske šifre, poput uloge CYP26B1-a i Shoxa, približavamo se mogućnosti složenog popravka ljudskih tkiva.”
Iako potpuna ljudska regeneracija ruke zasad ostaje znanstvena fantastika, studija nudi molekularnu kartu koja bi jednog dana mogla voditi prema terapijama – od preciznije transplantacije matičnih stanica do aktiviranja upravo onih signala koji tkivu kažu gdje se nalazi i što treba izgraditi.