Doorbraak met salamanders, zebravissen en muizen biedt hoop voor regeneratieve geneeskunde
Teruggroeien ledematen:- Wetenschappers hebben een genetische ontdekking gedaan die op termijn zou kunnen leiden tot therapieën waarmee mensen beschadigde of verloren ledematen opnieuw laten aangroeien. Onderzoekers van Wake Forest University, Duke University en University of Wisconsin–Madison ontdekten een gedeelde groep regeneratiegenen bij salamanders, zebravissen, ratten en muizen.
De studie verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
“Universeel genetisch programma” ontdekt
Volgens onderzoeker Joshua D. Currie laat de studie zien dat zeer verschillende diersoorten dezelfde genetische mechanismen gebruiken om lichaamsdelen terug te laten groeien.
“Het liet ons zien dat er universele, verbindende genetische programma’s bestaan die regeneratie aansturen bij salamanders, zebravissen en muizen,” aldus Currie.
Centraal in het onderzoek staan twee zogenoemde SP-genen: SP6 en SP8. Deze genen worden actief in de regenererende opperhuid — het huidweefsel dat een cruciale rol speelt bij wondherstel en nieuwe botvorming.
Waarom juist axolotls en zebravissen?
De onderzoekers kozen bewust voor dieren die bekendstaan om hun uitzonderlijke regeneratieve vermogens.
Axolotls: kampioenen in regeneratie
De Mexicaanse axolotl kan complete ledematen, delen van het ruggenmerg, kaakweefsel en zelfs organen zoals het hart en de lever opnieuw laten groeien.
Axolotl
Zebravissen herstellen zelfs hartweefsel
Ook zebravissen beschikken over indrukwekkende regeneratieve eigenschappen. Ze kunnen beschadigde vinnen herstellen, maar ook delen van hun hart, hersenen, ruggenmerg en netvlies opnieuw opbouwen.
Zebravis
Muizen vormen brug naar menselijk onderzoek
Muizen werden gebruikt omdat zij, net als mensen, zoogdieren zijn. Ze kunnen beperkt vingertoppen regenereren wanneer het nagelbed intact blijft.
CRISPR-experiment onthult sleutelrol van SP8
Met behulp van de genetische bewerkingstechniek CRISPR schakelden onderzoekers het SP8-gen uit bij axolotls.
Het resultaat was opvallend: zonder SP8 konden de salamanders hun ledematen niet meer correct laten teruggroeien. Ook muizen verloren een groot deel van hun regeneratieve vermogen wanneer SP6 en SP8 ontbraken.
De bevinding suggereert dat deze genen essentieel zijn voor het activeren van natuurlijke herstelprocessen.
Gentherapie herstelt deels botgroei bij muizen
Teruggroeien ledematen:- Na de ontdekking ontwikkelden onderzoekers van David A. Brown een experimentele virale gentherapie gebaseerd op biologische processen uit zebravissen.
De therapie activeerde het signaalmolecuul FGF8, dat normaal door SP8 wordt aangestuurd. Bij muizen stimuleerde dit opnieuw botgroei in beschadigde vingers en tenen.
Hoewel de regeneratie slechts gedeeltelijk werd hersteld, zien onderzoekers het als een belangrijke stap richting toekomstige behandelingen voor mensen.
Meer dan 1 miljoen amputaties per jaar wereldwijd
De ontdekking komt op een moment waarop wereldwijd steeds meer amputaties plaatsvinden. Volgens cijfers uit de Global Burden of Disease-studie vinden jaarlijks meer dan 1 miljoen amputaties plaats door onder meer:
- diabetesgerelateerde vaatziekten
- traumatische verwondingen
- infecties
- kanker
Onderzoekers verwachten dat dit aantal verder zal stijgen door vergrijzing en de toename van diabetes.
Van protheses naar levend weefsel
Wetenschappers zoeken al jaren naar alternatieven voor traditionele protheses. Het uiteindelijke doel is om beschadigde lichaamsdelen te vervangen door functioneel levend weefsel dat kan bewegen, voelen en herstellen.
Volgens Currie zou deze genetische aanpak in de toekomst gecombineerd kunnen worden met andere technieken, zoals:
- stamceltherapie
- biotechnologische steigers
- regeneratieve wondtherapie
- gentherapie
“Dit kan een aanvullende bouwsteen worden voor toekomstige oplossingen waarmee menselijke ledematen ooit kunnen regenereren,” aldus Currie.
Onderzoekers benadrukken belang van samenwerking
Een opvallend aspect van het project was de samenwerking tussen onderzoekers die normaal gesproken volledig verschillende diersoorten bestuderen.
“Wetenschappers werken vaak in hun eigen bubbel — alleen met muizen, vissen of salamanders,” zei Currie. “Juist die samenwerking tussen verschillende biologische systemen maakte deze ontdekking mogelijk.”
Door Lieke Postma
Wetenschappelijke publicatie
Titel: Enhancer-directed gene delivery for digit regeneration based on conserved epidermal factors
Tijdschrift: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
DOI: 10.1073/pnas.2532804123
Betrokken onderzoekers
- Joshua D. Currie
- David A. Brown
- Kenneth D. Poss
Bronnen
Share this post: