Güncelleme tarihi: 11 Eyl 2022
Zebra balığı oldukça yüksek derecede doku yenileme kapasitesine sahiptir. Herhangi bir dokusu zedelendiğinde yerine yenisini oluşturabilir. Bunu yaparken de kök hücre denen özelleşmiş hücreleri kullanarak gerekli dokuyu yeniden yaratır.
Zebra balığının beynini ve omurgasını yenilemek gibi özellikleri var. Özellikle beynini yenilemesi alzheimer gibi hastalıkların tedavisi için bilim insanları tarafından özellikle araştırma konusu.
Araştırmacılar, bağ dokusu hücrelerinin geçici olarak aktif duruma girerek kalp yenilenmesinde önemli bir rol oynadığını buldular.
Jan Philipp Junker ve Daniela Panáková başkanlığındaki MDC ekibi tarafından yürütülen araştırmaya göre, Zebra balığı yaralanma sonrasında kalp dokusunu onarabilir.
Bir kişi kalp krizi geçirdiğinde ve acil tedavi görmediğinde, kalp kası hücreleri (kardiyomiyositler) oksijen eksikliğinden zarar görür ve ölmeye başlar. Yara dokusu büyür ve yeni kardiyomiyosit yapamadığımız için kalp gerektiği kadar etkili pompalayamaz. Ancak, kalbi de dahil olmak üzere organları yenileyebilen zebra balığı gibi daha düşük omurgalılar için işler kökten farklıdır.
Berlin Tıbbi Sistemler Biyolojisi Enstitüsü'nün (BIMSB) Kantitatif Gelişim Biyolojisi Laboratuvarı başkanı Profesör Jan Philipp Junker, "Bu küçük balığın bunu nasıl yaptığını öğrenmek istedik” diyor.
Araştırmacılar, MDC'de Geliştirme ve Hastalık Laboratuvarında Elektrokimyasal Sinyallemeyi yöneten Dr. Daniela Panáková'nın yardımıyla zebra balıklarının kalplerindeki miyokard enfarktüsü yaralanmalarını simüle ettiler. Tek hücreli analizler ve hücre soy ağaçları kullanarak kardiyomiyositlerin yenilenmesini izlediler. Bulguları yakın zamanda Nature Genetics'te yayınlandı .
Zebra balığının bir milimetre büyüklüğündeki kalbi, mikroskop altında incelenirken araştırmacılar tarafından birkaç saniye soğuk iğneye maruz bırakıldı. İğnenin dokunduğu dokular öldü. Kalp krizi geçirenlere benzer şekilde, bu, fibroblast tarafından üretilen yara izi tarafından takip edilen inflamatuar bir yanıtla sonuçlanır.
“Şaşırtıcı bir şekilde, yaralanmaya anında tepki çok benzer. Ancak insanlarda süreç o noktada dururken, balıklarda devam eder. Kasılma yeteneğine sahip yeni kardiyomiyositler oluştururlar” diyor Junker.
Anlık olarak aktive olan üç yeni fibroblast türü araştırmacılar tarafından keşfedildi. Diğer fibroblastlarla bir görünüm paylaşmasına rağmen, bu aktive edilmiş hücreler, kolajen 12 gibi bağ dokusu faktörleri gibi proteinlerin oluşumunda yer alan çeşitli ek genleri okuma yeteneğine sahiptir.
İnsanlarda, yara izi olarak da bilinen fibrozisin, kalp yenilenmesine bir engel olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, bir kez aktive edildiğinde, fibroblastlar süreç için çok önemli görünmektedir. Panáková, zebra balığındaki kolajen 12 ifade eden fibroblastları kapatmak için genetik bir numara kullandığında, bunların ne kadar önemli olduğu ortaya çıktı. Sonuç: rejenerasyon yok. Junker, onarım sinyallerini vermekten fibroblastların sorumlu olmasının mantıklı olduğuna inanıyor: "Sonuçta, yaralanma bölgesinde oluşuyorlar" diyor.
Junker'in ekibi, bu aktive edilmiş fibroblastların kaynağını belirlemek için laboratuvarının 2018'de geliştirdiği LINNAEUS adlı bir teknik kullanarak hücre soy ağaçları üretti. LINNAEUS, toplu olarak her hücrenin kökeni için bir barkod gibi hareket eden genetik yara izleriyle çalışır.
"Bu barkodu CRISPR-Cas9 genetik makas kullanarak oluşturuyoruz. Yaralanmadan sonra iki hücre aynı barkod dizisine sahipse, bu onların ilişkili olduğu anlamına gelir” diye açıklıyor Junker.
Araştırmacılar, geçici olarak aktive olan iki fibroblast kaynağı belirlediler: kalbin dış tabakası (epikardiyum) ve iç tabaka (endokardiyum). Kollajen 12 üreten hücreler sadece epikardiyumda bulundu.
Balıklar üzerinde yapılan deneylerden genetik analizlere ve sonuçların biyoinformatik yorumuna kadar birçok MDC araştırmacısı çalışma boyunca işbirliği yaptı.
Araştırmanın baş yazarı ve hayvandan sorumlu olan Sara Lelek, “Benim için en heyecan verici şey, disiplinlerimizin birbirini ne kadar iyi tamamladığını ve biyoinformatikten elde edilen sonuçları canlı bir hayvan üzerinde nasıl doğrulayabileceğimizi görmekti” diyor. testler. “Hepimizin uzmanlığımıza katkıda bulunmasına izin veren büyük bir projeydi. Bence bu yüzden çalışma bu kadar kapsamlı ve birçok araştırmacı için çok faydalı.”
Aynı zamanda baş yazarlardan biri olan Dr. Bastiaan Spanjaard da aynı fikirde: “Çok farklı uzmanlık alanlarımız olduğu için, deneylerimizi ve analizlerimizi sıklıkla birbirimize açıklamak zorunda kaldık. Kalp yenilenmesi, birçok farklı şeyden etkilenen karmaşık bir süreçtir. Deneyler muazzam miktarda veri üretti. Onlardan doğru biyolojik sinyalleri filtrelemek oldukça zordu.”
İnsanlar ve fareler gibi memelilerdeki hasarlı kalplerin gerekli sinyallerden mi yoksa sinyalleri okuma yeteneğinden mi yoksun olduğu hala belirsizdir. Sinyaller eksikse, onları simüle etmek için ilaçlar geliştirilebilir. Ancak Junker, sinyal yorumunu taklit etmenin bir yolunu bulmanın çok daha zor olacağını söylüyor.
Araştırmacılar şimdi, geçici olarak aktive olan fibroblastların özellikle sıklıkla okuduğu genlere daha yakından bakmak istiyorlar. Söz konusu genlerin birçoğunun proteinleri çevreye salmak için önemli olduğunu biliyorlar. Ve bunlar kardiyomiyositleri de etkileyen faktörleri içerebilir. Ve ilk kanıtlar, aktive olan fibroblastların sadece kalbin yenilenmesini desteklemediğini; ayrıca kalbe oksijen sağlayan yeni kan damarlarının oluşmasına yardımcı olurlar.
Kaynak: https://scitechdaily.com/how-a-certain-animal-can-regenerate-a-broken-heart/amp/