Para ilmuwan sedang mencari cara untuk meregenerasi jaringan tubuh manusia dalam gen usus

Semua tahap regenerasi cacing pernapasan-usus

Apa yang akan terjadi jika orang bisa menumbuhkan anggota badan yang diamputasi atau mengembalikan fungsi sistem saraf setelah cedera tulang belakang? Sebuah studi baru tentang pernapasan usus invertebrata menunjukkan bahwa suatu hari ini bisa menjadi kenyataan.

Cacing usus diyakini kerabat terdekat dari chordata . Beberapa ahli percaya bahwa chordata berasal tepatnya dari pernapasan usus dan menganggap yang terakhir sebagai "mata rantai yang hilang" antara invertebrata dan vertebrata. Struktur genetik dan struktur tubuh cacing ini sangat mirip dengan manusia.

Sebuah studi oleh para ilmuwan dari University of Washington menunjukkan bahwa cacing pernafasan usus dapat menumbuhkan semua bagian utama tubuh, termasuk kepala, sistem saraf, dan organ internal dari ketiadaan, setelah dipotong menjadi dua. Jika para ilmuwan menemukan gen yang bertanggung jawab atas mekanisme ini, maka mereka akan dapat menumbuhkan kembali anggota tubuh manusia dengan mengendalikan genom yang serupa.

“Kami berbagi ribuan gen dengan hewan-hewan ini, dan kami memiliki banyak, jika tidak semua, dari gen yang sama yang digunakan untuk memulihkan struktur tubuh. Ini dapat memiliki konsekuensi untuk regenerasi sistem saraf pusat dalam tubuh manusia jika kita dapat menentukan mekanisme yang digunakan cacing untuk membuat organ dan jaringan baru, ”kata pemimpin penulis penelitian, Shawn Luttrell.


Tubuh cacing yang utuh. Kepalanya ada di sisi kiri, cacing itu terpotong di tengah.

Sebuah studi baru menunjukkan bahwa ketika rongga usus adalah salah satu dari beberapa spesies semi-chordate yang masih hidup- dipotong setengah, itu meregenerasi bagian kepala atau ekor pada setiap ujung yang berlawanan dalam proporsi yang ideal untuk setengah yang ada. Bayangkan jika Anda memotong seseorang menjadi dua, bagian bawah akan menumbuhkan kepala baru, dan bagian atas akan menumbuhkan kaki.


Setengah bagian bawah tubuh cacing setelah dipotong. Bingkai menandai zona dari mana cacing akan menumbuhkan kepala baru.

Setelah tiga atau empat hari, cacing mulai menumbuhkan belalai dan mulut mereka, dan butuh lima hingga sepuluh hari untuk menumbuhkan hati dan ginjal.


5 hari setelah pemotongan. Irisan diambil dari dekat. Kepala belum sempurna terbentuk dan rongga mulut dengan belalai.

Pada hari ke 15, cacing menumbuhkan tabung saraf yang sama sekali baru, yang fungsinya sesuai dengan sumsum tulang belakang manusia. Setelah cacing mengembalikan semua fungsi tubuh, cacing itu terus ada dan dapat menghasilkan keturunan yang sehat.


Irisan close-up setelah 15 hari. Kepala dan tabung saraf yang lebih berkembang terbentuk, fungsi sistem saraf dan organ dipulihkan.

Sebuah tim ahli biologi yakin bahwa regenerasi memberikan keabadian bagi hewan dan populasi individu. Jaringan mereka tidak hanya diregenerasi, mereka diregenerasi dalam proporsi yang sama. Setelah pernapasan usus menumbuhkan bagian tubuh mana pun, mereka tidak lagi dapat dibedakan dari orang-orang yang tidak pernah melakukan hal ini.

Para peneliti juga menganalisis ekspresi gen setelah cacing menumbuhkan bagian-bagian baru tubuh. Ini adalah langkah pertama yang penting dalam memahami mekanisme yang mendorong regenerasi. Mereka menduga bahwa "panel kontrol regenerasi pusat" adalah gen atau set gen yang bertanggung jawab untuk mengaktifkan sifat aktivitas genetik. Mekanisme ini bekerja sedemikian rupa seolah-olah sel membaca instruksi secara independen dari satu sama lain, seberapa jauh pembukaan mulut harus dari slot insang dan dalam proporsi apa sehubungan dengan bagian lain dari tubuh.

Ketika struktur gen ini diketahui, dimungkinkan untuk mengumpulkan sampel jaringan dari seseorang yang telah menjalani amputasi, dan mengaktifkan gen dalam sel-sel jaringan ini untuk regenerasi. Kemudian, kata para peneliti, itu cukup untuk menempatkan tisu pada bagian tungkai yang hilang, dan kemudian akan tumbuh ke ukuran yang diinginkan.

Para ilmuwan yakin bahwa manusia memiliki potensi untuk regenerasi, tetapi sesuatu tidak memungkinkan hal itu terjadi. Billie Swalla, direktur Friday Harbor Laboratories, percaya bahwa orang memiliki gen yang sama yang menyebabkan perbaikan jaringan. Anda hanya perlu memahami cara mengaktifkannya.

Regenerasi umum terjadi di antara banyak spesies hewan. Di antara vertebrata, ini paling berkembang di amfibi dan ikan. Seseorang dapat mengembalikan sebagian organ dan sel-sel kulit, tetapi ia telah kehilangan kemampuan untuk meregenerasi seluruh bagian tubuh yang hilang sepenuhnya. Para ilmuwan menduga ada beberapa alasan.

Sistem kekebalan tubuh kita, dalam upaya menghentikan perdarahan atau mencegah infeksi, dapat mengganggu regenerasi dengan membentuk jaringan parut pada luka. Atau ukuran seseorang yang terlalu besar dibandingkan dengan hewan lain membuat regenerasi terlalu intensif energi. Mengganti anggota badan tidak bisa efektif dalam hal energi yang dikeluarkan jika kita bisa beradaptasi menggunakan sembilan jari, bukannya sepuluh atau satu tangan, bukan dua.

Sekarang tim ilmuwan sedang berusaha mencari tahu jenis sel apa yang digunakan cacing untuk regenerasi. Para peneliti berpendapat bahwa ini mungkin sel punca yang mendorong perbaikan jaringan, atau jenis sel lain yang dapat diorientasikan untuk melanjutkan pertumbuhan anggota tubuh. Mereka juga berharap untuk mengaktifkan gen untuk menstimulasi regenerasi lengkap pada hewan yang sekarang tidak dapat sepenuhnya memperbaiki semua jaringan.

Karya ilmiah diterbitkan dalam jurnal Developmental Dynamics pada 25 Oktober 2016
DOI: 10.1002 / dvdy.24457

Source: https://habr.com/ru/post/id399711/