Deze drie diersoorten delen hetzelfde recept voor regeneratie

Onderzoekers vonden in drie diersoorten dezelfde regenererende genen.

Wetenschappers hebben een opvallende overeenkomst gevonden tussen axolotls, zebravissen en muizen: dezelfde genen spelen een belangrijke rol bij het terug laten groeien van lichaamsdelen. Het gaat om de genen SP6 en SP8. Die blijken actief te zijn in de huidlaag die ontstaat tijdens regeneratie. Volgens de onderzoekers kan dat inzicht op lange termijn belangrijk worden voor nieuwe behandelingen voor mensen met ernstig weefselverlies of amputaties.

De studie verscheen deze week in het vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences. Aan het onderzoek werkten drie teams mee: een groep die de regeneratie bestudeert van een axolotl, een groep die kijkt naar de vinregeneratie van een zebravis en een team dat vingertopregeneratie onderzoekt bij muizen.

Leestip: Doorbraak: wetenschappers regenereren neuronen waardoor verlamde muizen weer kunnen lopen

Volgens bioloog Josh Currie van Wake Forest University maakte die bijzondere combinatie het onderzoek sterk. Currie: “Dit belangrijke onderzoek liet ons zien dat er een universeel genetisch ‘herstelprogramma’ bestaat dat regeneratie aanstuurt bij heel verschillende dieren, zoals salamanders, zebravissen en muizen.”

Dat is bijzonder, omdat die dieren sterk van elkaar verschillen. De axolotl is een kampioen in regenererend herstel en kan complete ledematen terug laten groeien, maar ook delen van onder meer het hart, de hersenen en de kaak. Zebravissen kunnen onder andere hun staartvin regenereren. Muizen kunnen dat niet met een hele poot, maar wel met de top van hun tenen of vingers. Ook mensen hebben in beperkte mate zo’n vermogen: een stukje van je vingertop kan in sommige gevallen teruggroeien.

Hetzelfde herstelprogramma

De onderzoekers wilden weten of achter die verschillende vormen van regeneratie misschien toch hetzelfde biologische ‘herstelprogramma’ schuilgaat. Dat bleek zo te zijn. Bij alle diersoorten vonden ze bewijs dat de genen SP6 en SP8 belangrijk zijn voor het zelfherstellend vermogen. Daarna onderzochten ze wat er gebeurt als die genen ontbreken.

Bij de axolotl schakelden de onderzoekers met CRISPR het gen SP8 uit. Het gevolg was dat de dieren hun botten niet meer goed konden herstellen. In muizen zagen de onderzoekers iets vergelijkbaars: wanneer SP6 en SP8 ontbraken verliep de botregeneratie duidelijk slechter. Daarmee werd duidelijk dat deze genen niet zomaar aanwezig zijn, maar echt nodig zijn voor goed herstel.

Vervolgens probeerden de onderzoekers dat verlies deels op te vangen met een gentherapie. Daarvoor gebruikten ze een veelgebruikte methode om genetisch materiaal in cellen af te leveren. Die methode werd gecombineerd met een stukje DNA dat helpt om een gen op de juiste plek en het juiste moment aan te zetten. Met dat systeem leverden de onderzoekers FGF8 af, een molecuul dat normaliter wordt geactiveerd door SP8.

Dat werkte deels. Bij muizen kon die behandeling een deel van het regenererend vermogen herstellen. Bij sommige muizen bleek het vermogen zelfs sterker terug te komen. Dat is belangrijk bewijs dat een gerichte gentherapie het regenererend vermogen kan ondersteunen. Currie zegt: “Dit onderzoek bewijst dat het mogelijk zou moeten zijn om ook regeneratieve therapieën voor mensen te ontwerpen.”

Nieuw idee

De relevantie van dat inzicht is groot. Wereldwijd vinden elk jaar meer dan een miljoen amputaties plaats, onder meer vanwege diabetes, infecties, kanker en ernstige verwondingen. Protheses kunnen heel handig zijn, maar kunnen in veel gevallen de fijne motoriek en de complexe functies van een echte arm, hand, voet of vinger niet volledig vervangen. Daarom zoeken onderzoekers al heel lang naar manieren om het lichaam zelf weer weefsel op te laten bouwen.

“Wetenschappers werken aan veel verschillende oplossingen om ledematen te vervangen,” zegt Currie. “De gentherapie die we hebben ontwikkeld voor dit onderzoek biedt wetenschappers vooral een startpunt voor het verkennen van nieuwe ideeën.”

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Nieuw pootje regenereren was vroeger heel gewoon en Dit is waarom zebravissen nierschade wel kunnen herstellen (en wij niet) . Of lees dit artikel: Nieuw hersencircuit blijkt verantwoordelijk voor dwangmatig gedrag bij muizen .

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: