Os pesquisadores desenvolvem o ensaio novo para identificar os genes que controlam a regeneração da faringe nos flatworms

Porque as criaturas multicellular vão, os sem-fins do planaria são mal glamoroso. Para dizer parecem rudimentarmente são mais como ele. Estes flatworms aquáticos minúsculos que a pesca à corrica ponds e a água ereta assemelham-se às câmaras de ar marrons equipadas com apenas os princípios: um par de “eyespots dedetecção às gotas” em sua cabeça e em uma câmara de ar de alimentação chamou a faringe (que dobra como o intervalo excretory) que se projecta de um saco da barriga para sugar acima o alimento. É duro sentir a parentesco com elas.

Mas a admiração é uma outra coisa, porque muitas espécies do planaria regeneram em maneiras-a saber maravilhosos, quando divididas se reconstroem das partes. Cortado através da “cintura”, regeneram a cauda ou a cabeça faltante; divididos longitudinalmente, os sem-fins duplicam sua imagem invertida. Esta capacidade não é o que é surpreendente, porque os biólogos sabem que 30% de suas pilhas de corpo são células estaminais. A pergunta são, como as células estaminais em um fragmento do planaria sabem gerar o que falta?

Na introdução do 15 de abril de 2014 do eLife em linha do jornal, o instituto de Stowers para o investigador Alejandro S-nchez Alvarado da investigação médica e os colegas endereçam que edição identificando o uso dos sem-fins dos genes reconstruir uma faringe amputada. Relatam que perto da parte superior da regeneração da faringe a hierarquia é um regulador mestre chamado FoxA. Estes resultados apoiam um papel evolutionarily conservado para proteínas de FoxA em conduzir a construção de órgãos endoderme-derivados e revelam como as células estaminais detectam a perda de uma estrutura particular em um nível molecular.

Os mamíferos podem distribuir células estaminais adultas para substituir pilhas da pele ou de sistema imunitário, entre outros. Mas quando se trata de recrear estruturas inteiras, as espécies do anfíbio, dos peixes e do planarian são os campeões. “Quando os mamíferos são feridos severamente, apenas curam a ferida e chamam-na um dia,” diz S-nchez Alvarado, que é igualmente um investigador do Howard Hughes Medical Institute. “Mas se uma salamandra perde um membro, curará primeiramente a ferida e começá-la-á então montar as peças dos desaparecidos. Agora, o uso das pilhas dos mecanismos realizar que estrutura falta e restaurá-lo então permanece completamente misterioso.”

Para desembaraçar o mistério, a equipe conduziu duas “telas”. Primeiramente, amputaram a faringe do sem-fim, que proibe alimentar por aproximadamente uma semana como a reconstrução do planaria um novo. Em torno da cargo-amputação do dia 3, a equipe conduziu a análise do microarray para identificar todo o gene ligado pela amputação e acumulado aproximadamente 350 candidatos. Para testá-los, alimentaram então RNAs inibitório projetado suprimir separada a expressão de cada gene aos grupos novos de sem-fins, repetido as amputações e observado se os sem-fins recuperaram a capacidade de alimentação. Isso reduziu a lista a 20 candidatos que quando alimentação impedida perdida e na maioria dos casos interferido com a formação da faringe.

De acordo com Carrie Adler, o Ph.D., um companheiro pos-doctoral no laboratório que conduziu o estudo, análise de S-nchez Alvarado mostrada a maioria dos 20 factores teve uma função genérica nas células estaminais (qual era interessante mas não o que era em seguida) ou foi exigido especificamente para a regeneração da faringe. Entre os últimos, um factor que mostra um efeito particularmente robusto era uma proteína ADN-obrigatória chamada FoxA. “Visar FoxA obstruiu completamente a regeneração da faringe mas não teve nenhum efeito na regeneração de outros órgãos,” diz Adler.

A análise de alta resolução da microscopia mostrou que células estaminais expressão ascendente ramped de FoxA logo depois que convirgiram no local da amputação. “Actualmente, nós pensamos que FoxA provoca uma cascata da expressão genética que conduz células estaminais para produzir todas as pilhas diferentes da faringe, incluindo o músculo, os neurônios, e pilhas epiteliais,” diz Adler. “A pergunta seguinte é como FoxA obtem estimulado no primeiro lugar somente em algumas células estaminais.”

Os pesquisadores souberam previamente que durante a formação dos novatos de FoxA da embriogénese de órgãos endoderme-derivados nas espécies tão diversas quanto o rato e as lombrigas. A nova obra sugere que os tecidos da regeneração explorem aqueles caminhos evolutionarily antigos da expressão genética. “Tragar o alimento é uma coisa que define um animal,” diz S-nchez Alvarado. “Isto significa que os organismos dos seres humanos aos flatworms usam uma caixa de ferramentas comum para construir um sistema digestivo, um que foi compartilhado desde que os animais se tornaram multicellular.”

(Na retrospectiva) um recuo fortuito facilitou o trabalho. Como um aluno diplomado que estuda os elegans da lombriga C., Adler decidiu testar efeitos de anestésicos da lombriga em flatworms. Um, um banho do azotureto do sódio, pôs o planaria para dormir mas fazer suas faringes deixar cair fora. Paterrado, Adler realizou logo que a solução do azotureto (que planaria sobrevivido) saiu de uma lesão uniforme, mínimo-destrutiva. Era assim nascido “o método químico selectivo da amputação”, permitindo a análise em grande escala e a quantificação segura dos resultados e livrando pesquisadores das horas fastidiosas em um microscópio de dissecação.

Mas por que vá a tal problema abrir caminho a pesquisa da regeneração em modelos animais pequenos? A resposta é óbvia a Adler e a S-nchez Alvarado. “Porque a regeneração é limitada e difícil de estudar nos seres humanos e nos ratos,” Adler diz. “Planaria tem a capacidade infinita regrow todos os órgãos. Compreendendo esta capacidade aumentada nós podemos aprender como acelerar a regeneração mamífera.”

S-nchez Alvarado conclui que o trabalho cimenta o lugar dos planaria como um sistema modelo maleável para analisar a actividade da regeneração ou da célula estaminal. De “a simplicidade Planaria é o que lhe faz um sistema tão frutuoso para responder às perguntas relevantes à regeneração,” ele diz. “Se nós usamos salamandras para estes estudos tomaria 90 dias para fazer uma experiência. Eu quero respostas a estas perguntas ontem, não anos a partir de agora.”