Axolotls zijn water levende salamanders met buitengewone regeneratieve capaciteiten. Afbeelding: IMP
De schattige en raadselachtige axolotl is geschikt voor het regenereren van vele verschillende delen van het lichaam, met inbegrip van de ledematen, organen en zelfs delen van de hersenen. Wetenschappers hopen dat een dieper begrip van deze buitengewone capaciteiten zou kunnen helpen om dit soort weefsel regeneratie mogelijk voor de mens. Met nieuws vandaag de dag van de eerste volledige axolotl genoom, en onderzoekers kunnen nu eindelijk aan de slag om de business van het ontrafelen van de mysteries.
Axolotls zijn kleine aquatische salamanders wiens enige inheemse habitat is een meer in de buurt van Mexico-Stad. Veel dieren, zoals kikkers, zee en sterren, en platwormen, zijn in staat om weefsel regeneratie, maar de axolotl is uniek in dat het regenereren veel verschillende delen van het lichaam over de loop van zijn gehele levenscyclus, inclusief de ledematen, staart, het hart, de longen, de ogen, het ruggenmerg en de helft van haar hersenen.
In een eerste wetenschappelijke onderzoekers van de Universiteit van Kentucky hebben verzameld de axolotl genoom, de details die vandaag gepubliceerd werden in het Genoom-Onderzoek. Dat klinkt misschien niet zo indrukwekkend, zo veel dieren hebben hun genoom gesequenced in de afgelopen jaren. Maar denk eens aan de enorme omvang en de complexiteit van de axolotl genoom, dat bestaat uit 32 gigabases, of 32 miljard basenparen.
“De axolotl genoom is 10 keer groter dan het menselijk genoom en is verdeeld in 14 chromosomen. Zie het als een enorme foto puzzel bestuur, waar het uiteindelijke doel is het creëren van 14 grote foto ‘ s van de afzonderlijke stukjes van de puzzel,” Prayag Murawala, een geneticus aan het Research instituut voor Moleculaire Pathologie in Wenen, die was niet betrokken bij het nieuwe onderzoek, vertelde Gizmodo. “De bouwstenen van deze 14 puzzels kunnen worden verkregen door verschillende sequencing technologieën. Echter, de sequencing resultaten niet vertellen waar je elke bouwsteen behoort.”
Inderdaad, vorige werk in de axolotl genoom heeft geleid tot een enorme hoeveelheid genetische gegevens, maar de uitdaging is in het correct plaatsen van elke puzzel blok in de juiste locatie. Een genoom moet worden gemonteerd in de juiste volgorde voor wetenschappers om echt te begrijpen hoe het werkt.
Afbeelding: AP
Genome sequencing en montage, zijn iteratieve processen, volgens Randal Voss, de co-lead-auteur van de nieuwe studie en een hoogleraar van de Universiteit van Kentucky en het Ruggenmerg en de Hersenen Letsel Research Center. Vorig jaar, zijn team een punt bereikt waar ze een beheersbaar aantal stukken aan het werk met circa 125.000 grote stukken DNA, maar ze had nog steeds aan het organiseren van deze stukken in 14 extreem lange lineaire DNA-puzzels.
“We deden dit met behulp van een van de meest fundamentele begrippen in de genetica—linkage mapping,” Voss vertelde Gizmodo. “Als u vindt dat de stukken van het DNA hebben de neiging om te worden overgenomen samen, dan moeten ze de kaart in de buurt van elkaar.”
Om de genetische linkage analysis, Voss gebruikt weefsels die zijn gegenereerd en bevroren 18 jaar geleden door het oversteken van axolotls tiger salamanders. Het kostte hem drie jaar voor het uitvoeren van deze kruisen. De eerste generatie kruisen werden gemaakt in 1997 en de tweede generatie kruisen werden gemaakt in 2000. Met behulp van deze kruisen, Voss, met studie co-lead auteur Jeramiah Smith, geïdentificeerd genomische regio ‘ s—in de linkage mapping zin om uit te leggen op bepaalde aspecten van de axolotl groei en ontwikkeling. Andere genetische mapping studies bleef in de volgende jaren.
“Fast forward naar 2015, Jeramiah… had het slimme idee om de sequentie van het DNA van individuen van deze kruisen,” Voss uitgelegd, “en het bouwen van een genoom in kaart is dat toegestaan bestellen van de ongeveer 125.000 eur grote DNA-stukjes in hele chromosomen. Het werkte!”
Nu hebben onderzoekers een bijna volledige axolotl genoom—de nieuwe vergadering moet nog een beetje fine-tuning ” (daarover in een bit)—ze, samen met anderen, kan nu gaat over het werk van de identificatie van de genen verantwoordelijk voor de axolotl weefsel regeneratie. Door dit te doen, wetenschappers uiteindelijk in staat zijn om te regenereren weefsel in de mens, het faciliteren van de ledematen en de huid weer gaat groeien, het ruggenmerg te herstellen en orgel genezing. Dit is geen ijdele speculatie; de studie werd gefinancierd door de AMERIKAANSE National Institutes of Health en het AMERIKAANSE Ministerie van Defensie.
“We moeten alle gegevens om te beginnen te begrijpen hoe salamanders zijn in staat om te regenereren weefsel,” zegt Voss. “Het ministerie van defensie is geïnteresseerd in het behoud van de axolotl voor de regeneratieve geneeskunde onderzoek gelet op de belofte te openbaren regeneratief herstel therapieën voor vinger-en hand letsel in de strijd. Die belofte is nu gerealiseerd met een complete genoom montage.”
Murawala is vooral enthousiast over het potentieel voor hart-gerelateerde doorbraken.
“Axolotls zijn bekend om hun vermogen om te regenereren hun hart,” zei hij tegen Gizmodo. “Men kan snijden tot 30 procent van haar hart en is ze genezen van hun hart zonder enig defect of littekens.”
Tijdens hun onderzoek, Voss en ontdekte Smith een mutant axolotl die niet in staat was om te herstellen van haar hart. Dit leidde tot de identificatie van een mutatie in de tnnt2 gen. De identificatie van dit gen, samen met anderen nodig voor de axolotl generatie, zullen in de toekomst wetenschappers in staat stellen om te identificeren “regeneratieve wegversperringen in zoogdieren,” in de woorden van Murawala.
“Als een axolotl onderzoek van de gemeenschap, moeten we allemaal enthousiast over dit huidige werk omdat het een bron is die we allemaal kunnen gebruiken in onze biologische studies.”
Jessica Witgepleisterde, een assistent-professor aan de Harvard University ‘ s Departement van Stamcellen en Regeneratieve Biologie, beschreven het nieuwe werken als een “landmark studie” die, op zijn eigen, is een waardevol hulpmiddel zijn, maar dient ook als een belangrijk bewijs-van-concept voor genetisch onderzoek in axolotls.
“Hier, ze hebben een fysieke kaart die betrekking heeft op veel plaatsen in het genoom, om een ander te identificeren, bijvoorbeeld welke genen bevinden zich op hetzelfde chromosoom en ongeveer hoe ver ze daar liggen,” Witgepleisterde vertelde Gizmodo. “Het is waarschijnlijk dat de hogere resolutie zal komen met de verdere toepassing van deze technieken. Echter, als een axolotl onderzoek van de gemeenschap, moeten we allemaal enthousiast over dit huidige werk omdat het een bron is die we allemaal kunnen gebruiken in onze biologische studies.”
Zoals opgemerkt, genome sequencing en montage is een iteratief proces, dus er is nog werk aan de winkel. De bouw van een chromosoom niveau vergadering voor de axolotl is een grote prestatie, geen twijfel, maar Voss en zijn collega ‘ s zijn nu op zoek naar de volgende stap, namelijk de montage nog veel beter.
De natuur is geweldig, en het is al opgelost veel problemen voor ons. We hebben een figuur uit de nuts-n-bouten. Uiteindelijk, weefsel regeneratie in de mens niet zou kunnen werken precies zoals in de salamanders, maar als we kunnen benutten in een brede weg, het zal een paradigma shift voor de geneeskunde.
[Genoom-Onderzoek]
Deel Dit Verhaal