Σούπερ ζώα που αναγεννούν το σώμα τους δείχνουν τον δρόμο για νέες θεραπείες

Μια βιολογική επανάσταση βρίσκεται σε εξέλιξη, καθώς επιστήμονες παγκοσμίως στρέφουν το ενδιαφέρον τους σε ζώα-θαύματα που επιδεικνύουν εξαιρετικές ικανότητες αυτοΐασης και αναγέννησης ιστών, με στόχο τη μεταφορά αυτών των μηχανισμών στο ανθρώπινο σώμα. Από σκουλήκια που αναδημιουργούν το σύνολο των κυττάρων τους έως ζεβρόψαρα που αποκαθιστούν κατεστραμμένο νωτιαίο μυελό και σαύρες που αναπτύσσουν νέες ουρές, οι οργανισμοί αυτοί εμπνέουν και καθοδηγούν την έρευνα προς νέες θεραπείες για τραυματισμούς και εκφυλιστικές παθήσεις στον άνθρωπο.

Παρότι τα περισσότερα θηλαστικά (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) δεν διαθέτουν τέτοιες εντυπωσιακές αναπλαστικές δυνατότητες, η πρόοδος στη γονιδιωματική, την πρωτεωμική και τις τεχνολογίες απεικόνισης σε μοριακό επίπεδο επιτρέπει πλέον τη συστηματική μελέτη αυτών των φαινομένων και τη σταδιακή εφαρμογή τους στη σύγχρονη ιατρική.

Όπως επισημαίνει ο καθηγητής Albert Almada, ειδικός στη βιολογία βλαστοκυττάρων στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας (USC) στο Λος Άντζελες, «υπάρχει μια τεράστια κινητοποίηση αυτή τη στιγμή στην επιστημονική κοινότητα, ώστε να αξιοποιηθούν τα μοντέλα των ζώων που αυτο-θεραπεύονται και να επιταχύνουμε τη μεταφορά αυτής της γνώσης στις ανθρώπινες θεραπείες».

Οι τελευταίες ανακαλύψεις στον τομέα παρουσιάστηκαν την περασμένη εβδομάδα στη διεθνή συνάντηση της Διεθνούς Εταιρείας για την Έρευνα των Βλαστοκυττάρων (ISSCR), που φιλοξενήθηκε στο Χονγκ Κονγκ και συγκέντρωσε κορυφαίους ερευνητές από όλο τον κόσμο.

Το ζεβρόψαρο και η επιστήμη της αναγέννησης του νωτιαίου μυελού

Το ζεβρόψαρο (Danio rerio), ένα μικρό τροπικό ψάρι που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιοϊατρική έρευνα, έχει εντυπωσιάσει τους επιστήμονες με την ικανότητά του να αποκαθιστά πλήρως τον νωτιαίο μυελό του, ακόμη και μετά από σοβαρό τραυματισμό. Σύμφωνα με τα στοιχεία που παρουσίασε η Mayssa Mokalled, καθηγήτρια στο Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις του Μιζούρι, ένα ζεβρόψαρο μπορεί να επανακτήσει την κινητικότητά του μέσα σε μόλις οκτώ εβδομάδες μετά από κάκωση του νωτιαίου μυελού, μια διαδικασία αδιανόητη για τα περισσότερα θηλαστικά.

Η ομάδα της καθηγήτριας Mokalled εντόπισε έναν κρίσιμο πληθυσμό κυττάρων στο ζεβρόψαρο, τα οποία διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαδικασία επούλωσης. Αυτά τα κύτταρα παρουσιάζουν αξιοσημείωτες ομοιότητες με τα ανθρώπινα εμβρυϊκά αστροκύτταρα, εξειδικευμένα κύτταρα που σχηματίζουν μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος και τα οποία, μετά από τραυματισμό, δημιουργούν ένα προστατευτικό φράγμα γύρω από τη βλάβη. Ωστόσο, στα θηλαστικά, το ίδιο φράγμα μπορεί να περιορίσει τη φυσική αναγέννηση των νευρώνων.

Η καθηγήτρια Mokalled και οι συνεργάτες της εστίασαν στην ανεύρεση μορίων-κλειδιών που ενεργοποιούν τη διαδικασία αναγέννησης στο ζεβρόψαρο. Σε μια σειρά από εντυπωσιακά πειράματα, οι ερευνητές εισήγαγαν αυτά τα μόρια σε ανθρώπινα κύτταρα στο εργαστήριο. Το αποτέλεσμα ήταν να παρατηρηθεί μετασχηματισμός στη συμπεριφορά και στη μορφολογία των κυττάρων, τα οποία άρχισαν να μοιάζουν λειτουργικά με εκείνα του ζεβρόψαρου.

Σε προκαταρκτικές δοκιμές όπου τα τροποποιημένα ανθρώπινα κύτταρα μεταμοσχεύθηκαν σε ποντίκια, οι επιστήμονες διαπίστωσαν πως αυτά τα κύτταρα ήταν πιο αποτελεσματικά στη δημιουργία του προστατευτικού φράγματος, ενώ παράλληλα μείωσαν την ανασταλτική επίδραση που παρεμποδίζει τη φυσική αποκατάσταση μετά από τραυματισμό. Η καθηγήτρια Mokalled δήλωσε χαρακτηριστικά: «Ονειρεύομαι τη στιγμή που αυτή η προσέγγιση θα μπορέσει να μετατραπεί σε πρακτική θεραπεία για ανθρώπους με τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού».

Οι σαύρες και το μυστικό της αναγέννησης ολόκληρων μελών

Παρότι το ζεβρόψαρο αποτελεί πολύτιμο μοντέλο, η εξελικτική απόσταση μεταξύ αυτού του ψαριού και των ανθρώπων είναι μεγάλη. Για τον λόγο αυτό, ο καθηγητής Albert Almada και η ομάδα του επικεντρώνονται στη μελέτη ενός πιο συγγενούς οργανισμού: της πράσινης σαύρας anole (Anolis carolinensis), η οποία είναι ικανή να αναπτύσσει εξολοκλήρου νέα ουρά μετά από ακρωτηριασμό.

«Οι σαύρες είναι οι πιο κοντινοί εξελικτικά συγγενείς των ανθρώπων που μπορούν να αναγεννήσουν ένα ολόκληρο εξάρτημα», εξηγεί ο καθηγητής Almada, υπογραμμίζοντας ότι άνθρωποι και σαύρες μοιράζονται σημαντικό ποσοστό των ίδιων γονιδίων και των βιολογικών μηχανισμών που διέπουν την κυτταρική αναγέννηση. «Αυτό καθιστά τη μελέτη τους πιο άμεσα μεταφράσιμη στην ανθρώπινη βιολογία», συμπληρώνει.

Κατά την παρουσίασή του στη διάσκεψη της ISSCR, ο καθηγητής Almada περιέγραψε πώς ένας συγκεκριμένος πληθυσμός μυϊκών βλαστοκυττάρων στη σαύρα ενεργοποιείται και συμβάλλει στην αναγέννηση της ουράς. Παρόμοια βλαστοκύτταρα υπάρχουν και στα ποντίκια και στους ανθρώπους, ωστόσο στους συγκεκριμένους οργανισμούς δεν διαθέτουν τη δυνατότητα δημιουργίας νέου μυϊκού ιστού από την αρχή, κάτι που στη σαύρα επιτυγχάνεται με φυσική ευκολία.

Η ομάδα του καθηγητή Almada εστιάζει στην αποκωδικοποίηση των μοριακών μηχανισμών που επιτρέπουν στα μυϊκά βλαστοκύτταρα της σαύρας να ενεργοποιούν τη διαδικασία αναγέννησης. Η απώτερη φιλοδοξία είναι η προσαρμογή αυτών των μηχανισμών στη θεραπεία ανθρώπινων ασθενειών, όπως οι εκφυλιστικές μυϊκές παθήσεις, η αποκατάσταση μυϊκών τραυμάτων ή ακόμη και η ενίσχυση της μυϊκής μάζας σε ηλικιωμένους.

Από τα εργαστήρια στην κλινική πράξη

Οι εν λόγω μελέτες αποτελούν μέρος μιας ευρύτερης επιστημονικής τάσης που στοχεύει να μετατρέψει σε θεραπευτικές πρακτικές τις φυσικές ικανότητες αυτοΐασης που παρατηρούνται στη φύση. Τα παραδείγματα των σκωλήκων, των ζεβρόψαρων και των σαυρών δείχνουν ότι η αναγέννηση ιστών δεν είναι απλώς επιστημονική φαντασία, αλλά εν δυνάμει εφαρμόσιμη πραγματικότητα, υπό την προϋπόθεση της πλήρους κατανόησης των γονιδιακών και κυτταρικών μηχανισμών που εμπλέκονται.

Η πρόοδος που σημειώνεται στην τεχνολογία ανάλυσης γονιδιώματος, στην πρωτεωμική και στις τεχνικές απεικόνισης σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων, δίνει στους επιστήμονες εργαλεία άνευ προηγουμένου για τη μελέτη αυτών των φυσικών φαινομένων.

Όπως αναφέρει χαρακτηριστικά ο καθηγητής Almada, «αν καταφέρουμε να αντιγράψουμε έστω και ένα μικρό ποσοστό από τις δυνατότητες αυτών των οργανισμών και να τις ενσωματώσουμε στη βιολογία του ανθρώπου, θα έχουμε κάνει άλματα στην αποκατάσταση σοβαρών τραυματισμών και στην αντιμετώπιση εκφυλιστικών ασθενειών».

Η επιστήμη βρίσκεται πλέον στο κατώφλι μιας νέας εποχής, όπου η παρατήρηση και η μίμηση των θεραπευτικών θαυμάτων της φύσης μπορεί να φέρει ριζικές αλλαγές στην ανθρώπινη υγεία και ποιότητα ζωής. Οι σαύρες και τα ζεβρόψαρα ίσως να κρατούν το κλειδί για τις θεραπείες του μέλλοντος.