Drobná, nesmrteľná hydra je sladkovodné zviera, ktoré dokáže regenerovať úplne nové zviera z najmenšieho kúpeľa svojho tela. Zvyčajne to robí dokonale: Jedna noha, jedno dlhé chudé telo a jedna chápadlá hlava.
Ale pomocou jediného genetického vyladenia môžu vedci vytvoriť monštruózne hydry, ktoré pučia po celom tele plne funkčné hlavy - vhodné pre zviera pomenované pre starogrécke monštrum, ktoré malo niekde medzi šiestimi a deviatimi hlavami.
Tieto mnohohlavé hydry nie sú iba trikom šialenej vedy. Vedci po prvýkrát prišli na to, čo udržuje regeneráciu hlavy hydry pod kontrolou. Zistenia by mohli informovať všetko od ľudských vývojových štúdií až po výskum rakoviny.
Hľadanie vypínača
Aj keď sú hydiny jednoduché zvieratá, dorastanie častí tela nie je menším úspechom. Pri každej regenerácii musí zviera usporiadať svoj telesný plán tak, aby iba jedna hlava skončila na vrchu a na spodnej časti klíčila iba jedna noha alebo bazálny disk. Vedci mali niektoré kúsky tejto hádanky. Poznali gén Wnt3 je rozhodujúce pre stimuláciu rastu hlavy. Vedeli tiež, že je potrebné vykonať nejakú molekulárnu kontrolu Wnt3, Bez tejto inhibície by hydra iba vyrastala z hlavy. Vedeli tiež, že konkrétny receptorový a genetický aktivátor, nazývaný beta-katenín / TCF, bol aktivovaný pomocou Wnt3 začať proces rastu hlavy.
Chýba im však vypínač. Vedeli, že niečo musí zabrániť tomu, aby hydra rástla hlavou za hlavou, povedala Brigitte Galliot, profesorka genetiky a vývoja na Ženevskej univerzite.
Takže Galliot a jej kolegovia išli na lov. Začali s blízkym príbuzným hydrov, planariánov alebo flatworms, ktoré sa tiež regenerovali. V planárskom genóme našli 440 génov, ktoré sa stávajú menej aktívnymi, keď sú signály beta-katenínu / TCF blokované, čo im dáva východiskový bod pre hľadanie ďalších génov zapojených do tohto cyklu. Z nich 124 existovalo aj v genóme hydra.
Z nich našli iba päť génov, ktoré sú najaktívnejšie v hornej časti tubulárneho tela hydry a najmenej aktívne pri nohách, čo znamená, že musia byť špecifické pre rast hlavy. Spomedzi týchto piatich hľadali gény, ktoré sa počas regenerácie stali stále aktívnejšími. Zostali tri: Wnt3, Wnt5 a gén s názvom SP5.
Opatrná rovnováha
Tím to už vedel Wnt3 a Wnt5 rozbehol sa proces pestovania hlavy. Zamerali sa teda na SP5, Čoskoro zistili, že beta-katenín / TCF vyvoláva aktivitu SP5 - ale SP5 tiež potlačuje signály beta-katenínu / TCF potlačením Wnt3.
Môže to znieť trochu čudne, ale vedci to hľadali len: zmes, ktorá by mohla brzdiť na inak utečenej slučke spätnej väzby. Aby skontrolovali svoju prácu, rástli hydráty tak, aby nevyjadrovali SP5 gen.
„U 100 z týchto zvierat máte mimomaternicové hlavy,“ povedal Galliot pre Live Science. „Čo je skutočne úžasné.“
Čo sa stane, Galliot a jej kolegovia dnes (19. januára) v časopise Nature Communications uviedli, že keď hydra potrebuje novú hlavu, uvoľní sa Wnt3, ktorý sa drží na beta-kateníne / TCF, ktorý aktivuje veľa génov, vrátane ďalších Wnt3 a SP5, bez SP5, Wnt3 udržiava cyklus v chode a po celej regeneračnej hydre sa objavujú tony hláv. Tieto hlavy, povedal Galliot, sú úplne funkčné. Majú nervový systém a chápadlá a pracovné ústa.
Kedy SP5 je na obrázku, ako je v prírode, na čo sa viaže Wnt3, čím sa zabráni tomu, aby tento aktivátor našiel a viazal sa na beta-katenín / TCF. V neprítomnosti Wnt3, beta-katenín / TCF prestane odosielať správu „urob si hlavu!“ správy a rastie iba jedna hlava.
Galliot povedal, že proces je o rovnováhe medzi aktiváciou a represiou. A tam sa veci stávajú zaujímavými. Ukazuje sa, že Wnt3 nie je to len u ploštíc a hydrov a iných jednoduchých regenerujúcich sa zvierat. Je to tiež u cicavcov vrátane ľudí. Zdá sa, že gén ovplyvňuje embryonálny vývoj, čo znamená, že pochopenie jeho funkcie by mohlo pomôcť vedcom pochopiť, čo kontroluje skorý vývoj človeka. Wnt3 je tiež rozhodujúcim motorom niektorých druhov rakoviny, povedal Galliot. Mohlo by to byť tak SP5 manipulácia by mohla zastaviť šírenie takýchto druhov rakoviny.
Takýto lekársky výskum je v budúcnosti ešte ďaleko, ale hlavičky hydry s chápadlami ukazujú na cestu, povedal Galliot.
„Čo sa naučíme od jednoduchých organizmov, ako je tento, nám hovorí, aký druh testu môžeme urobiť u cicavcov, aby sme lepšie porozumeli,“ uviedla. „Dáva nám to smer.“
