I ricercatori sviluppano l'analisi novella per identificare i geni che gestiscono la rigenerazione della faringe in platelminti

Poichè le creature multicellulari vanno, i vermi di planaria sono appena affascinanti. Per dire sembrano rudimentali sono più simile. Questi platelminti acquatici minuscoli che pescano a traina gli stagni e l'acqua stagnante somigliano ai tubi marroni forniti appena delle basi: un paio “dei eyespots„ di percezione imperlati sulla loro testa e su un'alimentazione gastrica ha chiamato la faringe (che si raddoppia come il tratto escretivo) che sporge da un sacco della pancia per succhiare sull'alimento. È duro ritenere la parentela con loro.

Ma l'ammirazione è un'altra cosa, perché molte specie di planaria rigenerano nei modi-cioè meravigliosi, una volta divise si ricostruiscono dai pezzi. Affettato tramite “la vita„, rigenerano la coda o la testa mancante; bisecati longitudinalmente, i vermi duplicano la loro immagine di specchio. Questa capacità non è che cosa è sorprendente, poichè i biologi sanno che 30% dei loro somatociti sono cellule staminali. La domanda è, come le cellule staminali in un frammento di planaria sanno generare che cosa manca?

Nell'emissione del 15 aprile 2014 del eLife online del giornale, l'istituto di Stowers per il ricercatore Alejandro S-nchez Alvarado di ricerca medica ed i colleghi indirizzano che emissione identificando l'uso dei vermi dei geni ricostruire una faringe amputata. Riferiscono che vicino alla cima di rigenerazione della faringe la gerarchia è un regolatore matrice chiamato FoxA. Questi risultati supportano un ruolo evolutionarily conservato per le proteine di FoxA nel determinare la costruzione degli organi ipoblasto-derivati e rivelano come le cellule staminali percepiscono la perdita di struttura particolare ad un livello molecolare.

I mammiferi possono spiegare le cellule staminali adulte per sostituire le celle di sistema immunitario o dell'interfaccia, tra l'altro. Ma quando si tratta della ricreazione delle strutture intere, le specie dell'anfibio, del pesce e di planarian sono i campioni. “Quando i mammiferi sono feriti severamente, appena guariscono la ferita e mettono la parola fine,„ dice S-nchez Alvarado, che è egualmente un ricercatore di Howard Hughes Medical Institute. “Ma se una salamandra perde un arto, in primo luogo guarirà la ferita e poi comincerà montare le parti mancanti. Ora, l'uso delle cellule dei meccanismi realizzare che struttura manca e poi ripararlo rimane completamente misterioso.„

Per disfare il mistero, il gruppo ha condotto due “schermi„. In primo luogo, hanno amputato la faringe del verme, che proibisce alimentare per circa una settimana come ricostruzione di planaria un nuovo. Intorno all'post-amputazione del giorno 3, il gruppo ha condotto l'analisi di microarray per identificare tutto il gene inserito dall'amputazione e raccolto circa 350 candidati. Per esaminarli, poi hanno alimentato RNAs inibitorio destinato per sopprimere esclusivamente l'espressione di ogni gene alle nuove serie di vermi, ripetuto le amputazioni ed osservato se i vermi hanno riacquistato l'abilità alimentante. Quello ha limitato la lista a 20 candidati che quando alimentare ostacolato perso e nella maggior parte dei casi interferito con formazione della faringe.

Secondo Carrie Adler, il Ph.D., un collega postdottorale nel laboratorio che piombo lo studio, l'analisi di S-nchez Alvarado indicata la maggior parte dei 20 fattori ha avuto una funzione generica in cellule staminali (quale era interessante ma non che cosa erano dopo) o specificamente è stato richiesto per rigenerazione della faringe. Fra gli ultimi, un fattore che mostra un effetto particolarmente robusto era una proteina dell'DNA-associazione chiamata FoxA. “Mirare a FoxA completamente ha bloccato la rigenerazione della faringe ma non ha avuta effetto sulla rigenerazione di altri organi,„ dice Adler.

L'analisi di alta risoluzione di microscopia ha indicato che le cellule staminali si sono arrampicate l'espressione di FoxA presto dopo che hanno converso sul sito di amputazione. “Corrente, pensiamo che FoxA avvii una cascata di espressione genica che determina le cellule staminali per produrre tutte celle differenti della faringe, compreso il muscolo, neuroni e celle epiteliali,„ dica Adler. “La domanda seguente è come FoxA ottiene stimolato in primo luogo in soltanto alcune cellule staminali.„

I ricercatori hanno saputo precedentemente che durante la formazione degli iniziati di FoxA dell'embriogenesi di organi ipoblasto-derivati in specie diverse quanto il mouse e gli ascaridi. Il lavoro recente suggerisce che i tessuti della rigenerazione sfruttino quelle vie evolutionarily antiche di espressione genica. “Inghiottire l'alimento è una cosa che definisce un animale,„ dice S-nchez Alvarado. “Questo significa che gli organismi dagli esseri umani ai platelminti utilizzano una casella degli strumenti comune per sviluppare un apparato digerente, uno che è stato diviso da quando gli animali sono diventato multicellulari.„

(Retrospettivamente) una battuta d'arresto fortuita ha facilitato il lavoro. Come dottorando che studia i elegans dell'ascaride C., Adler ha deciso di verificare gli effetti degli anestetici dell'ascaride sui platelminti. Uno, un bagno dell'azoturo del sodio, ha messo il planaria per dormire ma fare le loro faringi diminuire. Atterrito, Adler presto ha rend contoere che la soluzione dell'azoturo (che planaria superstite a) ha lasciato una lesione costante e minimo-distruttiva. Così nasceva “il metodo chimico selettivo di amputazione„, permettendo l'analisi su grande scala e la quantificazione affidabile dei risultati e liberando i ricercatori a partire dalle ore noiose ad un microscopio di dissezione.

Ma perché vada a tale difficoltà aprire la strada alla ricerca di rigenerazione nei piccoli modelli animali? La risposta è ovvia sia a Adler che a S-nchez Alvarado. “Poiché la rigenerazione è limitata e difficile da studiare in esseri umani e mouse,„ Adler dice. “Planaria ha capacità infinita di ricrescere tutti gli organi. Capendo questa abilità migliorata possiamo imparare come accelerare la rigenerazione mammifera.„

S-nchez Alvarado conclude che il lavoro cementa il posto dei planaria come sistema-modello maneggevole per analizzare l'attività della cellula staminale o di rigenerazione. “La semplicità di Planaria è che cosa le rende così sistema fruttuoso per rispondere alle domande relative a rigenerazione,„ lui dice. “Se usassimo le salamandre per questi studi richiederebbe i 90 giorni per fare un esperimento. Voglio ieri le risposte a queste domande, non anni da oggi.„