Αυτό το σαλιγκάρι μπορεί να κρατά ένα μυστικό για την αναγέννηση των ανθρώπινων ματιών
Ένα σαλιγκάρι μπορεί να κρατά το κλειδί για την αποκατάσταση της όρασης σε άτομα με ορισμένες ασθένειες των ματιών.
Τα χρυσά σαλιγκάρια μήλου (Pomacea canaliculata) είναι σαλιγκάρια από τη Νότια Αμερική. Η Άλις Άκκορσι γνώρισε το είδος ως φοιτήτρια μεταπτυχιακού στην Ιταλία. «Μπορούσατε κυριολεκτικά να τα αγοράσετε σε ένα κατάστημα ζωτικών ειδών ως σαλιγκάρια που καθαρίζουν τον πυθμένα των ενυδρείων», θυμάται. Τελικά, τα σαλιγκάρια αυτά είναι μεταξύ των πιο επιβλαβών ειδών στον κόσμο. Αυτό προκάλεσε την Άκκορσι να αναρωτηθεί: Γιατί είναι τόσο ανθεκτικά και ικανά να ανθίσουν σε νέα περιβάλλοντα;
Άρχισε να μελετά τα ανοσοποιητικά συστήματα των σαλιγκαριών και έχει πλέον διαπιστώσει ότι δεν είναι μόνο τα συγκεκριμένα τμήματα των ζώων που είναι ικανά να ανακάμπτουν από την α adversity. Αυτά τα σαλιγκάρια μπορούν να αναγεννήσουν έναν λειτουργικό οφθαλμό μέσα σε μήνες από την αφαίρεση ενός. Η Άκκορσι και οι συνάδελφοί της ανέφεραν στις 6 Αυγούστου στο Nature Communications.
Ο οφθαλμός ενός σαλιγκαριού αφαιρέθηκε χειρουργικά, αλλά ανέπτυξε έναν νέο. Δύο μήνες μετά την αφαίρεση, ο νέος οφθαλμός (δεξιά) μοιάζει πολύ με τον ανέγγιχτο (αριστερά).
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και αιώνες ότι ορισμένα σαλιγκάρια μπορούν να αναγεννήσουν τα κεφάλια τους, και η έρευνα έχει αποκαλύψει ότι άλλα ζώα μπορούν να αναγεννήσουν σώματα, ουρές ή άκρα. Ωστόσο, αυτή η ανακάλυψη είναι ενθουσιαστική διότι τα σαλιγκάρια μήλου έχουν μάτια παρόμοια με αυτά των ανθρώπων. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα σαλιγκάρια ξαναδημιουργούν ή επισκευάζουν τα μάτια τους μπορεί να οδηγήσει σε θεραπείες που θα θεραπεύσουν τις βλάβες στα ανθρώπινα μάτια ή θα αντιστρέψουν ασθένειες όπως η εκφύλιση της ωχράς κηλίδας.
Η Άκκορσι, τώρα αναπτυξιακή βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις, χρησιμοποίησε τα μοριακά ψαλίδια που ονομάζονται CRISPR/Cas9 για να απενεργοποιήσει γενετικά ορισμένα κλειδιά γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του οφθαλμού και έχει δημιουργήσει γραμμές σαλιγκαριών που φέρουν αυτές τις μεταλλάξεις. Αυτά είναι σημαντικά βήματα για να γίνουν τα σαλιγκάρια παραδείγματα εργαστηρίου για τη μελέτη της ανάπτυξης των ανθρώπινων ματιών. Η ανάπτυξη τέτοιων οργανισμών μοντέλου μπορεί να διαρκέσει δεκαετίες, αλλά η Άκκορσι πέτυχε τον στόχο της σε μόλις λίγα χρόνια.
«Αυτός είναι χρόνος ρεκόρ», λέει ο Αλεχάνδρο Σάντσεζ Αλβαράδο, αναπτυξιακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Σταουερς για Ιατρική Έρευνα στο Κάνσας Σίτι, Μιζούρι, όπου δούλεψε η Άκκορσι ώστε να μάθει πώς να γενετικά τροποποιεί τα σαλιγκάρια. «Δεν είναι ότι η Άλις απλώς ανακάλυψε τη φωτιά. Είναι ότι προσγειώθηκε στο φεγγάρι», λέει. Τώρα, «πρέπει να χτίσει τον διαστημικό σταθμό από τον οποίο θα εκτοξεύσει πραγματική έρευνα πέρα από το φεγγάρι».
Όταν η Άκκορσι αφαίρεσε έναν οφθαλμό από το σαλιγκάρι, ο οφθαλμός αναπτύχθηκε ξανά σε λιγότερο από ένα μήνα. Αλλά πιθανώς χρειάστηκε περίπου τρεις μήνες για να ολοκληρωθεί η ένταξη του νέου οφθαλμού με τον εγκέφαλο ώστε να αποκατασταθεί η πλήρης όραση. Οι άνθρωποι δεν αναγεννούν κατεστραμμένα μέρη των ματιών και σίγουρα όχι ολόκληρο μάτι. Ακόμη και ένα μεταμοσχευμένο μάτι δεν έχει συνδεθεί με επιτυχία με τον εγκέφαλο ενός δότη.
Εκτός από τη δομική ομοιότητα των ματιών των ανθρώπων και των σαλιγκαριών, και οι δύο ειδών χρησιμοποιούν τα ίδια γονίδια για να σχηματίσουν μάτια. Συγκεκριμένα, τα σαλιγκάρια, όπως και οι άνθρωποι, χρειάζονται το γονίδιο PAX6 για να αναπτύξουν μάτια, διαπίστωσε η Άκκορσι. Τα σαλιγκάρια στα οποία απενεργοποίησε αυτό το γονίδιο δεν αναπτύσσουν μάτια. Άλλα μέρη του σώματος αναπτύσσονται κανονικά, αλλά τα σαλιγκάρια χωρίς μάτια παραμένουν ανάσκελα στον πυθμένα του ενυδρείου και δεν μπορούν να επιστρέψουν σε όρθια θέση, να σέρνονται ή να βρουν τροφή. Δεν κινούνταν, ακόμα κι αν οι ερευνητές τα ανατρέπουν. Όμως, τα σαλιγκάρια αναπτύχθηκαν σε ενήλικα όταν οι ερευνητές τους έδιναν απομεινάρια οργανικής σαλάτας από το μπαρ σαλάτας του ινστιτούτου. Αυτή η αδυναμία ανεύρεσης τροφής υποδηλώνει ότι το PAX6 μπορεί επίσης να είναι σημαντικό για την ανάπτυξη του εγκεφάλου.
Τα μάτια το έχουν
Τα χρυσά σαλιγκάρια μήλου έχουν μάτια τύπου κάμερας παρόμοια με αυτά των ανθρώπων. Τα μάτια τύπου κάμερας έχουν μια ενιαία κοιλότητα, φακό, κερατοειδή και κύτταρα συλλογής φωτός σε ένα αμφιβληστροειδή στην πλάτη του ματιού. Η ομοιότητα θα μπορούσε να κάνει τα σαλιγκάρια καλούς οργανισμούς για τη μελέτη της ανάπτυξης και αναγέννησης των ματιών. Αυτή τη στιγμή, πολλή έρευνα σχετικά με τα μάτια διεξάγεται με φρούτα μύγες (κάτω), οι οποίες έχουν σύνθετα μάτια. Τα σαλιγκάρια και οι φρούτες μύγες έχουν πολλά από τα ίδια γονίδια που διέπουν την ανάπτυξη των ματιών στους ανθρώπους.
Η ανακάλυψη της βάσης της αναγέννησης των ματιών στα σαλιγκάρια δεν θα οδηγήσει σε άμεσες θεραπείες για τους ανθρώπους, λέει ο Χένρι Κλάσεν, οφθαλμίατρος και ερευνητής βλαστικών κυττάρων στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ίρβιν, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία. Αλλά το να γνωρίζουμε ότι είναι δυνατόν να αναγεννούμε μάτια μπορεί να είναι «σαν ένα φάρο φωτός», λέει. «Μπορείτε τουλάχιστον να αρχίσετε να κάνετε ερωτήσεις όπως, ‘Πού είναι το πρόβλημα; Πόσο μακριά βρίσκεται η παρόμοια διαδρομή [στους ανθρώπους], και ποια γονίδια, για παράδειγμα, παρεμβαίνουν ή έχουν προστεθεί για να καταστείλουν [την αναγέννηση] ή αποτυγχάνουν να ανταποκριθούν;’»
Τα σαλιγκάρια έχουν και άλλα γονίδια που είναι γνωστά ότι είναι σημαντικά στην ανάπτυξη των ματιών στους ανθρώπους. Το μυστικό της αναγέννησης των ματιών είναι πιθανόν στους μοριακούς διακόπτες που ελέγχουν πότε είναι ενεργά αυτά τα γονίδια, λένε οι ερευνητές. Είναι πιθανό οι άνθρωποι να έχουν ήδη τους ίδιους διακόπτες και οι ερευνητές να χρειαστούν απλώς να τους ενεργοποιήσουν στην κατάλληλη στιγμή και τοποθεσία για να αναγεννήσουν τα μάτια, λέει η Άκκορσι. Ή η αναγέννηση μπορεί να ελέγχεται από έναν διακόπτη ή διακόπτες που έχουν τα σαλιγκάρια και δεν έχουν οι άνθρωποι.
Οι ερευνητές πρέπει πρώτα «να κατανοήσουν ποια είναι η μουσική παρτιτούρα της αναγέννησης για [τα σαλιγκάρια] και στη συνέχεια να μεταγράψουν αυτή την παρτιτούρα», λέει ο Σάντσεζ Αλβαράδο. «Θα είναι τα ίδια όργανα, η ίδια ορχήστρα, τα ίδια γονίδια, που επιτρέπουν στην ορχήστρα να παίξει αυτή την παρτιτούρα». Το τρικ είναι να βρει τον σωστό μαέστρο.