Bazı organizmalarda vücudun bir kısmındaki hasar, başka bir bölgede iyileşmeyi tetikleyebilir. Son bulgular, tüm vücut tepkisinin bir yan etki olmadığını, ana özellik olduğunu gösteriyor.
Bir bacağından yaralanan bir fare, diğer bacağındaki kök hücrelerin sanki hücreler sanki yaralanmış gibi “uyanışını” deneyimliyor. bir yarayı iyileştirmeye hazırlanıyor. Benzer bir durum, uzuv yenilenmesinde usta olan aksolotllarda da yaşanıyor. Zebra balığındaki kalp yaralanmaları, böbrek ve beyin gibi uzak organlarda belirli değişiklikleri tetikleyebilir.
“Birçok farklı organizmada, tüm vücudun bir yaralanmaya tepki verdiğini görebilirsiniz. Ancak bu tepkilerin gerçekten herhangi bir işlevi olup olmadığı belirsiz” diyor Stanford’da biyomühendislik alanında yardımcı doçent olan Bo Wang, “Demek odaklandığımız şey bu.”
Yayınlanan yeni bir makalede Cell dergisinde yapılan bir araştırmada Wang ve meslektaşları, bu tüm vücut koordinasyonunun, planaryan solucanlarda yara iyileşmesinin ve ardından doku yenilenmesinin önemli bir parçası olduğunu bulmuşlardır. Yenilenmeyi neyin açıp kapattığını ve bunun nasıl koordine edildiğini anlamak, genellikle asla iyileşmeyen yaralar olarak düşünülen kanser araştırmalarına da bilgi sağlar.
Solucan dalgaları
Planaryanlar yarım inç uzunluğundadır. süper güce sahip uzun yassı solucanlar: neredeyse her senaryoda yeniden büyüyebilirler. Bir planaryayı dört parçaya böldüğünüzde, birkaç gün sonra dört yeni yassı solucan elde edersiniz. Fareler, zebra balıkları ve aksolotllar gibi planaryanın vücudunun bir kısmındaki yaralar, daha uzak dokulardaki tepkileri tetikliyor gibi görünüyor.
Wang, bu tepkilerin nasıl koordine edildiğini anlamak istedi. Olası bir mekanizma, hücre dışı sinyalle ilişkili kinaz (ERK) yoludur. Hücreler birbirleriyle iletişim kurmak ve bir tür dalga halinde sinyaller göndermek için ERK yolunu kullanır. Eğer doku hasar görürse, en yakındaki hücreler bu bilgiyi komşu hücrelere “aktarır” ve onlar da bunu komşularına söyler. Bu dalga, bir tür telefon oyunu gibi organizmanın her yerine yayılır.
Tek bir sorun var: Geçmiş araştırmalar, ERK dalgalarının herhangi bir işe yaramayacak kadar yavaş hareket ettiğini gösterdi. Wang, “Bir sinyali saatte 10 mikron hızla yayarsam, bir milimetreyi geçmesi günler sürebilir” diyor. Bu hızda, yaranın iyileşmesine ve yenilenmesine yardımcı olmak için solucanın bir bölgesinden diğerine bir sinyalin ulaşması çok yavaştır.
Bu, insanlarda bir sorun olmayabilir. Dolaşım sistemimiz sinyallerin vücudumuza hızla yayılmasına izin verebilir. Ancak planaryanların bu süreci hızlandıracak bir dolaşım sistemi yok.
Bunun üzerine Wang ve meslektaşları, hayvanın bir ucundan diğerine giden ERK dalgalarını izlemeye başladılar. Daha önce görülenden 100 kat daha hızlı hareket eden sinyalleri buldular. ERK dalgaları, hücreden hücreye küçük adımlarla ilerlemek yerine, ekstra uzun vücut duvarı kas hücreleri boyunca ilerledi. Bir “otoyol” görevi gören bu hücreler, vücudun bir ucundan diğer ucuna gelen sinyali hızlandırır. Günler yerine saatler sürdü.
Sinyal iyileşmeye yardımcı olacak kadar hızlıydı ama yine de tüm vücudun etkilenip etkilenmediğini bilmiyorlardı.
Bunu öğrenmek için Yuhang Fan Wang laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan , bir planaryanın kafasını kesti.
Büyümeye oy vermek
Normalde planaryanın kafası, başı kesildikten sonra kalan vücuttan hızla yeniden çıkar. Ancak Fan, uzaktan iyileşme tepkisini koordine etmekten ERK dalgalarının sorumlu olup olmadığını test etmek için ERK sinyalinin organizmanın arka yarısına yayılmasını engelledi.
ERK sinyalleri bloke edildiğinde kafa daha yavaş iyileşmekle kalmadı. : asla yeniden büyümedi.
Daha sonra Fan, yenilenme sürecini “kurtarmanın” mümkün olup olmadığını öğrenmek istedi ve bunu, planaryanın kuyruğunu da çıkararak test etti; bu, kuyruk dokusunu, kuyruk dokusunu uyararak uyardı. zarar. Kuyruk yeniden büyüdü ve şaşırtıcı bir şekilde kafa da yeniden büyüdü.
“Gerçekten ilginç olan şey, iki ampütasyon arasındaki gecikme süresini ayarlayabiliyor olmamız” diyor Wang. Planaryanın kuyruğunu ilk yaralanmadan sadece birkaç saat sonra keserseniz, engellenen iyileşme sürecini yeniden başlatabilirsiniz. Ancak çok uzun süre beklerseniz ikisi de yeniden büyümez.
“Bu, ‘Tamam, şimdi bir şeyler yetiştirmeliyiz’ diyen küresel bir oylama sisteminin olduğu ve herkesin aynı fikirde olması gerektiği anlamına geliyor” diyor Wang. Ve en uzaktaki hücreler bile oy hakkına sahiptir.
İnsanlar için şifa
Planaryanlar, deniz yıldızları ve aksolotllar gibi pek çok hayvan, insanlarınkinden çok daha ileri düzeyde iyileşme ve yenilenme yeteneği sergiler. Neden bu tür yeteneklere sahip olmadığımızı anlamak, kanserle ilgili sonuçlar da dahil olmak üzere tıbbi tedavi ve müdahalelerde ilerlemelere yol açabilir.
“Dokuların her zaman yaralı durumda olmasını istemezsiniz. Bu kansere neden olabilir” diye açıklıyor Wang. Wang’ın araştırması, olağanüstü derecede yenilenebilen bu solucanlarda bile çoğu zaman, tüm vücut “açılma” zamanının geldiğini kabul edene kadar yenilenmenin “kapalı” olduğunu ortaya koyuyor.
Ayrıca, Wang ve meslektaşlarının da belirttiği gibi Planaryanların vücutlarına yayılan ERK dalgalarını takip ettiler ve yüzlerce genin açılıp kapandığını fark ettiler. Her ne kadar insanlar planaryanlarla çok uzaktan akraba olsa da, aynı genlerin çoğunu paylaşıyoruz.
Wang, “Bu bize gerçekten de bu genlerin peşine düşmemiz için bir giriş yolu sağlıyor” diyor. “Bu, kontrolsüz kanserli büyüme riskini yönetirken hayvanların nasıl yenilendiğini anlamamıza olanak sağlayabilir.”
Referans: “Tüm vücudun yenilenmesi için ultra hızlı uzaktan yara tepkisi şarttır” Yazan: Yuhang Fan, Chew Chai, Pengyang Li, Xinzhi Zou, James E. Ferrell ve Bo Wang, 21 Temmuz 2023, Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2023.06.019
Bu araştırma şu kuruluş tarafından finanse edilmiştir: Stanford Bio-X Doktora Bursu Programı, Ulusal Bilim Vakfı, Stanford Lisansüstü Bursu, Beckman Genç Araştırmacı Programı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri