Wissenschaftler suchen nach Wegen, um das Gewebe des menschlichen Körpers in den Genen des Darms zu regenerieren

Alle Stadien der Regeneration des Darmatmungswurms

Was würde passieren, wenn Menschen nach einer Rückenmarksverletzung amputierte Gliedmaßen wachsen lassen oder die Funktionen des Nervensystems vollständig wiederherstellen könnten? Eine neue Studie zur Darmatmung von Wirbellosen zeigte, dass dies eines Tages Realität werden kann.

Es wird angenommen, dass Darmwürmer die engsten Verwandten der Akkordaten sind . Einige Wissenschaftler glauben, dass Chordaten genau aus der Darmatmung stammen, und betrachten letztere als das „fehlende Bindeglied“ zwischen Wirbellosen und Wirbeltieren. Die genetische Struktur und Körperstruktur dieser Würmer sind den menschlichen bemerkenswert ähnlich.

Eine Studie von Wissenschaftlern der University of Washington zeigte, dass die Würmer, die den Darm atmen, alle Hauptteile des Körpers, einschließlich des Kopfes, des Nervensystems und der inneren Organe, aus dem Nichts wachsen lassen können, nachdem sie in zwei Hälften geschnitten wurden. Wenn Wissenschaftler die Gene finden, die für diesen Mechanismus verantwortlich sind, können sie menschliche Gliedmaßen durch Kontrolle eines ähnlichen Genoms nachwachsen lassen.

„Wir teilen Tausende von Genen mit diesen Tieren, und wir haben viele, wenn nicht alle der gleichen Gene, die zur Wiederherstellung der Körperstruktur verwendet werden. Dies kann Konsequenzen für die Regeneration des Zentralnervensystems im menschlichen Körper haben, wenn wir den Mechanismus bestimmen können, mit dem Würmer neue Organe und Gewebe schaffen “, sagte der Hauptautor der Studie, Shawn Luttrell.


Der intakte Körper des Wurms. Sein Kopf ist auf der linken Seite, der Wurm ist in der Mitte geschnitten.

Eine neue Studie zeigte, dass die Darmhöhle eine der wenigen überlebenden Arten von Halbchordaten ist- halbiert, regeneriert es Teile des Kopfes oder Schwanzes an jedem gegenüberliegenden Ende in idealen Proportionen zur vorhandenen Hälfte. Stellen Sie sich vor, wenn Sie eine Person in zwei Hälften schneiden, wächst in der unteren Hälfte ein neuer Kopf und in der oberen Hälfte die Beine.


Die untere Körperhälfte des Wurms nach dem Schneiden. Der Rahmen markiert die Zone, aus der der Wurm einen neuen Kopf wachsen lässt.

Nach drei oder vier Tagen beginnen die Würmer, Rüssel und Mund zu wachsen, und es dauert fünf bis zehn Tage, bis Herz und Nieren wachsen.


5 Tage nach dem Schneiden. Die Scheibe wird in Nahaufnahme aufgenommen. Formierter rudimentärer Kopf und Mundhöhle mit Rüssel.

Am 15. Tag bilden die Würmer eine völlig neue Neuralröhre, die in ihren Funktionen dem menschlichen Rückenmark entspricht. Nachdem der Wurm alle Funktionen des Körpers wiederhergestellt hat, bleibt er bestehen und kann gesunde Nachkommen hervorbringen.


Nahaufnahme nach 15 Tagen. Ein stärker entwickelter Kopf und Neuralrohr werden gebildet, das Nervensystem und die Organfunktionen werden wiederhergestellt.

Ein Team von Biologen ist zuversichtlich, dass die Regeneration einzelnen Tieren und Populationen Unsterblichkeit verleiht. Ihre Gewebe werden nicht nur regeneriert, sie werden in den gleichen Anteilen regeneriert. Nachdem die Darmatmung einen Teil des Körpers wachsen lässt, können sie nicht mehr von Personen unterschieden werden, die dies noch nie getan haben.

Forscher haben auch die Genexpression analysiert, nachdem Würmer neue Körperteile gezüchtet haben. Dies ist ein wichtiger erster Schritt zum Verständnis der Mechanismen, die die Regeneration antreiben. Sie vermuten, dass das „zentrale Kontrollfeld für die Regeneration“ das Gen oder der Satz von Genen ist, die für die Aktivierung der Art der genetischen Aktivität verantwortlich sind. Der Mechanismus funktioniert so, als ob die Zellen Anweisungen unabhängig voneinander lesen, wie weit die Mundöffnung von den Kiemenschlitzen entfernt sein sollte und in welchem ​​Verhältnis zu anderen Körperteilen.

Wenn die Struktur dieser Gene bekannt wird, ist es möglich, Gewebeproben von einer Person zu sammeln, die einer Amputation unterzogen wurde, und die Gene in den Zellen dieser Gewebe zur Regeneration zu aktivieren. Dann, sagen die Forscher, reicht es aus, ein Gewebetransplantat auf einen Abschnitt eines verlorenen Gliedes zu setzen, und dann wächst es auf die gewünschte Größe.

Wissenschaftler sind sich sicher, dass Menschen das Potenzial zur Regeneration haben, aber etwas lässt dies nicht zu. Billie Swalla, Direktor der Friday Harbor Laboratories, glaubt, dass Menschen dieselben Gene haben, die eine Gewebereparatur verursachen. Sie müssen nur verstehen, wie Sie sie aktivieren.

Regeneration ist bei vielen Tierarten häufig. Unter Wirbeltieren ist es am häufigsten bei Amphibien und Fischen entwickelt. Eine Person ist in der Lage, Teile von Organen und Hautzellen bis zu einem gewissen Grad wiederherzustellen, hat jedoch die Fähigkeit verloren, verlorene Körperteile vollständig zu regenerieren. Wissenschaftler vermuten, dass es mehrere Gründe gibt.

Unser Immunsystem kann bei dem Versuch, Blutungen zu stoppen oder Infektionen zu verhindern, die Regeneration stören, indem es Narbengewebe auf den Wunden bildet. Oder eine zu große Person im Vergleich zu anderen Tieren macht die Regeneration zu energieintensiv. Das Ersetzen eines Gliedes kann hinsichtlich des Energieverbrauchs nicht effektiv sein, wenn wir uns daran anpassen können, neun Finger anstelle von zehn oder eine Hand anstelle von zwei zu verwenden.

Jetzt versucht ein Team von Wissenschaftlern herauszufinden, welche Art von Zellen die Würmer zur Regeneration verwenden. Die Forscher schlagen vor, dass dies Stammzellen sein können, die die Gewebereparatur fördern, oder andere Zelltypen, die neu ausgerichtet werden können, um das Wachstum der Gliedmaßen wieder aufzunehmen. Sie hoffen auch, Gene zu aktivieren, um die vollständige Regeneration bei Tieren zu stimulieren, die jetzt nicht in der Lage sind, alle Gewebe vollständig zu reparieren.

Die wissenschaftliche Arbeit wurde am 25. Oktober 2016 in der Zeitschrift Developmental Dynamics veröffentlicht.
DOI: 10.1002 / dvdy.24457

Source: https://habr.com/ru/post/de399711/