این حقیقتی به اندازه نیروی جاذبه قطعی است: اگر عضوی از بدن خود را از دست بدهید یا دچار آسیب به نخاع شوید، بدن انسان قادر به خودترمیمی نیست. با این حال، برخی از اعضای قلمرو حیوانات مانند ماهی کیل آفریقایی دارای توانایی خارق‌العاده‌ای برای بازسازی پس از آسیب هستند.
این موجودات با دنباله‌ای دقیق از وقایع سلولی، می‌توانند بخش‌های از دست رفته بدن خود را به گونه‌ای بازسازی کنند که گونه‌ی انسان تنها می‌تواند به آن غبطه بخورد.
اخیراً، پژوهشگران مؤسسه تحقیقات پزشکی استوورز به پیشرفت‌هایی در درک یکی از جنبه‌های این فرآیند بازسازی دست یافته‌اند – زمان‌بندی پاسخ سلولی به آسیب در ماهی کیل.
بازسازی دم ماهی کیل
این مطالعه توسط دکتر آگوستو اورتگا گرانیو، با همکاری دکتر الخاندرو سانچز آلوارادو، رئیس و مدیر علمی مؤسسه استوورز انجام شد.
این تیم بررسی کردند که چگونه ماهی کیل آفریقایی می‌تواند باله دم خود را پس از آسیب بازسازی کند و بر عواملی تمرکز کردند که مدت و میزان درگیری سلولی در فرآیند تعمیر را تحت تأثیر قرار می‌دهند.
دکتر سانچز آلوارادو اظهار داشت: “یکی از بزرگ‌ترین اسرار حل‌نشده‌ی بازسازی این است که چگونه یک موجود زنده می‌داند چه چیزی پس از آسیب از دست رفته است.”
پاسخ ترمیمی پس از آسیب
وقتی دم ماهی کیل دچار آسیب می‌شود، بافت باقی‌مانده باید میزان آسیب را ارزیابی کند. سپس، تعداد مناسب سلول‌های ترمیمی باید برای مدت زمان مناسب به محل آسیب منتقل شوند. این فرآیند به هماهنگی حس‌کردن آسیب، جذب سلول‌های ترمیمی و زمان‌بندی بستگی دارد.
این تیم مکان‌های مختلف آسیب در باله دم ماهی کیل را مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که سلول‌های پوستی – نه فقط در محل آسیب بلکه در مناطق دورتر و بدون آسیب – یک برنامه ژنتیکی را برای آماده‌سازی کل موجود برای پاسخ ترمیمی آغاز کردند.
ماتریکس خارج سلولی
این سلول‌های پوستی سپس این پاسخ را حفظ کرده و به طور موقت حالت خود را تغییر دادند تا مواد اطراف، که به عنوان ماتریکس خارج سلولی شناخته می‌شود، را تغییر دهند.
دکتر اورتگا گرانیو توضیح داد: “ما به وضوح زمانی و مکانی که این حالت موقتی سلول‌ها در بافت باله عمل می‌کند را در ۲۴ ساعت پس از آسیب و در ماتریکس خارج سلولی تعریف کردیم.”
“دانستن اینکه چه زمانی و کجا به بررسی بپردازیم، به ما اجازه داد تا با ایجاد اختلالات ژنتیکی درک بهتری از عملکرد این حالت‌های سلولی در طول بازسازی پیدا کنیم.”
برای درک چگونگی انتقال اطلاعات توسط حالت‌های سلولی منحصر به فرد به ماتریکس خارج سلولی در فرآیند ترمیم، تیم از تکنیک ویرایش ژن CRISPR-Cas9 استفاده کرد.
با بررسی ژنی که شناخته شده است ماتریکس خارج سلولی را تغییر می‌دهد، متخصصان دریافتند که اختلال در عملکرد این ژن منجر به کند شدن رشد بافت شد.
دکتر اورتگا گرانیو گفت: “این به ما نشان می‌دهد که با تغییر فضای خارج سلولی، سلول‌های پوست به بافت می‌گویند که چه میزان از دست رفته و با چه سرعتی باید رشد کند.”
جنبه‌های تکاملی بازسازی در ماهی کیل
تیم پژوهشی نشان داد که کنترل حالت سلول‌هایی که ماتریکس خارج سلولی را تغییر می‌دهند می‌تواند به طور بالقوه بازسازی را تقویت کند. این امر می‌تواند به پاسخ‌های بازسازی قوی‌تری منجر شود و امکان‌های هیجان‌انگیزی را برای پزشکی بازساختی باز کند.
دکتر اورتگا گرانیو خاطرنشان کرد: “هدف ما این است که بفهمیم چگونه می‌توانیم بافت‌ها را شکل دهیم و رشد دهیم. برای افرادی که دچار آسیب یا نارسایی اندام می‌شوند، درمان‌های بازسازی می‌تواند عملکرد از دست رفته را که در طی بیماری یا پس از آسیب مختل شده است، بازگرداند.”
با این حال، این موضوع هنوز حل نشده است. درک این که چرا برخی از موجودات دارای ظرفیت بازسازی فوق‌العاده هستند در حالی که موجوداتی مانند انسان توانایی بازسازی محدودی دارند، همچنان نیروی محرکه در زمینه زیست‌شناسی بازسازی است.
با تجزیه و تحلیل اصول مشاهده شده در موجوداتی با ظرفیت بالای بازسازی، محققان قصد دارند از این بینش‌ها برای تقویت بازسازی در انسان‌ها استفاده کنند. این می‌تواند نه تنها جنبه‌های تکاملی بازسازی را روشن کند بلکه همچنین به توسعه استراتژی‌های درمانی نوآورانه منجر شود.
پزشکی بازساختی در انسان‌ها
یافته‌ها به احتمال هیجان‌انگیزی از استفاده از پزشکی بازساختی در انسان‌ها اشاره دارد که ما را یک قدم به نزدیک‌تر کردن این شکاف نزدیک‌تر می‌کند.
ماهی کیل آفریقایی، با وجود زندگی ظاهراً عادی‌اش، دنیایی از استراتژی‌های درمانی بالقوه را باز می‌کند که ممکن است روزی نحوه بهبودی انسان‌ها را متحول کند.
تا آن زمان، جامعه علمی به طور خستگی‌ناپذیر به کاوش در رمز و راز بازسازی ادامه خواهد داد و قدم به قدم به پاسخ‌ها نزدیک‌تر خواهد شد.
این پژوهش توسط مؤسسه تحقیقات پزشکی استوورز و مؤسسه پزشکی هاوارد هیوز (HHMI) پشتیبانی شد.
این مطالعه در مجله iScience منتشر شده است.
