Vaid üks geen võimaldab imetajatel jäsemete tagasikasvamist

Kümmekond aastat tagasi tehtud juhuslik avastus viis imetajatel kadunud jäsemete tagasikasvatamist võimaldava geeni leidmiseni.

Üheainsa geeni nimega p21 väljalülitamine andis hiirtele enneolematu paranemisvõime, mida siiani oli nähtud vaid üksikutel organismidel nagu käsnad, lameussid või mõned salamandriliigid. Ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences avaldatud artiklis kirjutavad teadlased, et p21 geeni puudumine võimaldas hiirtel eemaldatud või vigastatud kudesid tagasi kasvatada.

Erinevalt kõigist teistest imetajatest, kelle koed paranevad armi moodustumise kaudu, moodustus katses osalenud hiirtel blasteem, struktuur, mis on seotud kiire rakkude kasvu ja kudede taastumisega kahepaiksetel. Geeni p21 väljalülitamine muudab hiirte rakud embrüonaalsete tüvirakkude sarnaseks, kirjutas Physorg.

"Need hiired suudavad eemaldatud või kahjustatud koe asendada terve koega, millel pole märkigi armistumisest,“ ütles uurimust juhtinud teadlane Ellen Heber-Katz. „Kuigi uurimus on alles väga algjärgus, võib ühel päeval olla võimalik kiirendada paranemist ka inimestel, lülitades kudedes ajutiselt välja p21 geeni.“

Heber-Katz ja tema kolleegid kasutasid väljalülitatud p21 geeniga hiiri, et seletada 1996. aastal ühel teisel laborihiirte liinil avastatud kummalist nähtust. Autoimmuunkatses osalenud spetsiifilise liini hiirtel olid kõrvadesse tehtud augud, mis on levinud meetod hiirte eristamiseks. Paar nädalat hiljem avastasid teadlased, et augud kõrvades on kinni kasvanud ilma igasuguse armita. Kuigi see nähtus rikkus ära käesoleva katse, tekitas see teadlastele uue küsimuse: kas selle liini hiirte uurimine võimaldaks uurida imetajatel evolutsiooni käigus kaduma läinud regeneratsioonivõimet?

Küsimusele vastamiseks hakkasid teadlased kaardistama geene, mis võiksid selle liini hiirtele anda ebatavalise paranemisvõime. Samal ajal näidati, et nende hiirte rakud käituvad ka katseklaasis kasvatatult hoopis teistmoodi kui tavaliste hiirte rakud. Leiti, et nendel rakkudel on oluliselt teistsugune rakkude jagunemistsükkel ja DNA kahjustuste tekkimise tõenäosus. Sellest tulenevalt hakati põhjalikumalt uurima DNA kahjustumise radasid ja selle protsessi mõju rakutsüklile.

Teadlased avastasid, et rakutsüklit reguleeriv geen p21 oli uuritud liini hiirte kõrvadest võetud rakkudes pidevalt välja lülitatud. Geeni p21 avaldumist kontrollib kasvajate teket allasuruv geen p53, mis on samuti rakkude jagunemist kontrolliv geen ja seotud mitmete vähitüüpide tekkega. Viimaseks ülesandeks oli näidata, et ilma p21 geenita hiired suudavad sama hästi kudesid tagasi kasvatada kui algselt uuritud liini hiired. Seda ka näidati. Selgus, et väljalülitatud p21 geeniga hiired olid juba varem muudel eesmärkidel välja aretatud ning neid kasutati laialt paljudes uurimustes. Varem polnud lihtsalt märgatud, et nende hiirte kõrvad kiiresti paranesid.

"Normaalsetes rakkudes toimib p21 rakkude jagunemise pidurina, et takistada DNA kahjustuste teket ning ennetada rakkude muutumist kasvajarakkudeks,“ ütles Heber-Katz. „Ilma p21 geenita hiirtel täheldasime küll rohkem DNA kahjustusi, kuid üllatavalt kombel mitte rohkem kasvajaid.“

Teadlased avastasid, et nendel hiirtel toimub aktiivsemalt apoptoos – programmeeritud ja kontrollitud rakkude suremine, mis on organismi kaitsemehhanism kahjustatud DNA-ga rakkude korral. Heber-Katzi sõnul võib sarnast fenomeni näha ka looduslikult regeneratsioonivõimet omavatel organismidel.

• Tweet