Forskare tar ledtrådar från den kallblodiga salamandern för att ta reda på hur människor kan få tillbaka lemmar. Se fler groddjursbilder. Amerikansk militär rustning är bättre utformad än någonsin för att skydda soldater på slagfältet från att dödas. Även om det drastiskt har sänkt antalet offer för amerikanska soldater i krigen i Irak och Afghanistan, återvänder tusentals soldater till staten med allvarliga brännskador, försvunna lemmar och andra försvagande skador. För att förbättra behandlingsalternativen för veteranerna tillkännagav Pentagon nyligen sin plan att ägna $250 miljoner till forskning om att regenerera mänsklig hud, öron och muskler för skadade soldater [källa:Reuters]. En del av den finansieringen kommer också att etablera Armed Forces Institute of Regenerative Medicine som bland annat kommer att fokusera på regenerering av mänskliga lemmar.
Regenerering av extremiteter betyder inte att armar och ben växer i provrör; istället betyder det att en person faktiskt skulle få tillbaka en lem. Vetenskapliga bevis tyder på att människor har potential för regenerering av lemmar i våra gener, men dessa gener är vilande i våra kroppar [källa:Kotulak]. Mänskliga embryon, till exempel, kan växa tillbaka lemknoppar i livmodern [källa:Muneoka, Han och Gardiner]. Och en man i Cincinnati, Ohio, fick tillbaka en fingertopp efter att av misstag skära av den 2005. Men när du tappar en hel lem reagerar kroppen genom att täcka sårplatsen med tjock ärrvävnad för att motverka infektion.
För att ta reda på hur vi skulle kunna återuppliva den genetiska potentialen för förnyelse av lemmar, börjar forskare i det små - med möss. Men de behöver inte arbeta helt från början för att spåra hur en organism skulle kunna växa igen något. De ser till salamandern som sin modell.
Salamandrar är en del av amfibiefamiljen, vars medlemmar är kallblodiga och har en extra hudbeläggning av fjädrar eller päls. Olika arter av salamander är antingen landlevande eller vattenlevande och är de enda groddjuren med svans. Om de tappar den dyrbara svansen, kan salamandrar växa tillbaka den. De är den högsta ordningen av djur som kan regenerera kroppsdelar, inklusive deras svansar, över- och underkäkar, ögon och hjärtan.
Hur utför denna relativt enkla varelse ett anatomiskt magiskt trick i science fiction-stil?
Salamandrar växer tillbaka kroppsdelar från fibroblaster. Om en salamander hamnar i ett slagsmål kan den överlämna sin svans till fienden som en försvarsmekanism. När allt kommer omkring, om några veckor kan den växa upp en ny. Detta är en ganska komplicerad process, men i ett nötskal innebär regenerering att man blandar runt cellerna på sårplatsen och tilldelar dem en ny specialisering.
Inom de första timmarna efter att en kroppsdel har lobats av migrerar salamanderns epidermala celler i området för att täcka det öppna köttet. Det lagret av celler tjocknar gradvis under de följande dagarna och bildar den apikala epitelhatten [källa:Muneoka, Han och Gardiner]. Celler i salamanderns vävnader som kallas fibroblaster samlas också under det epidermala höljet. Fibroblaster är odifferentierade, vilket innebär att de är fria att bli flera typer av celler, beroende på vilken kroppsdel som behöver bytas ut.
Efter den inledande fasen utvecklas blastemet från massan av fibroblaster; blasteman kommer så småningom att bli ersättningskroppsdelen. Forskare upptäckte nyligen att uttrycket av ett protein som kallas nAG kickstartar blastematillväxt [källa:Kumar et al]. Blastemet är ungefär som en massa mänskliga stamceller genom att det har potential att växa in i olika lemmar, organ och vävnader. Men hur vet salamanderns kropp vad som behöver bytas ut? Den genetiska kodningen i blastemet innehåller ett positionsminne om platsen och typen av saknad kroppsdel. Dessa data lagras i Hox-generna i fibroblastcellerna [källa:Muneoka, Han och Gardiner].
Medan detta händer, regenereras kapillärer och blodkärl till blastemet. När blastemacellerna delar sig och förökar sig, blir den resulterande massan en knopp av odifferentierade celler. För att den kulen ska bli en fullvärdig lem, svans eller annan kroppsdel måste den få stimulans från nerver [källa:Kumar et al]. Men när salamander tappar svansen förlorar de inte bara kött utan också nerver. Det betyder att nervaxonregenerering sker vid sårstället i takt med vävnads-, ben- och muskelregenerering.
Därifrån differentierar sig cellerna och skapar den lämpliga kroppsdelen. Som en del av det positionsminnet i fibroblastcellerna vet blastemet att växa i rätt sekvens för att undvika defekt regenerering. Till exempel, om en salamander tappar en fot vid fotleden, kommer blastemet att utvecklas utåt och bilda en fot istället för ett helt ben.
Med salamandern som ritningen hoppas forskarna en dag kunna konstruera blastemas från mänskliga celler. Tills dess är våra amfibievänner fortfarande de regerande återskaparna av djurriket.
Källor
