Salamander võib inimesele õpetada kehaosade kasvatamist
Kuidas ravida edukamalt suuri haavu või taastada kaotatud jäsemeid, sellele võib aidata vastata tilluke salamander. Temal pole mingi kunst kasvatada endale kiiremas korras uus koib. Miks ei kasva salamandri kadunud jäseme asemele saba, vaid ikkagi jäse? Sellele otsitakse vastust, uuridest endeemset salamandrilist, kes elab Mehhiko vetes – aksolotlit Ambystoma mexicanum.
Nottinghami ülikooli teadlane Andrew Johnson ja tema kolleegid on avastanud, et aksolotli ja imetajate isendite areng on hämmastavalt sarnane, ning loodavad, et just selle salamandrilise käes on saladus, kuidas kasvatada inimeselegi vajaduse korral uus jalg, käsi või vähemalt sõrm.
Ammu on teada embrüo-naalsete tüvirakkude imepärane võime saada mis tahes rakuks. Nüüd arvatakse, et see võime on välja arenenud üsna iidsel evolutsiooniastmel, mitte alles imetajatel. Nagu imetajate, nii ka konnade, kalade, kärbeste ja salamandrite embrüos on võimeterohkeid nn pluripotentseid rakke, mis saavad luua idurakke. Ning idurakud annavad lootust taastava ehk regeneratiivse meditsiini edendajatele.
Salamandrite päritolu ei olnud päris selge kuni aastatuhande vahetuseni. Seni oli neist leitud kuni 65 miljoni aasta vanuseid fossiile, kuid kui 2001. aastal kaevati Hiinas välja enam kui 500 salamandri fossiili, siis osutusid need 150 miljoni aasta vanuseks.
Ühtlasi ilmnes, et erinevalt paljudest teistest loomadest ei ole salamandri põhiehitus miljonite aastatega muutunud.
Salamandrid põlvnevad kaladest, kellest arenesid esimesed kahepaiksed, kui osa kalu 385 miljoni aasta eest maismaale üle kolis. Need kahepaiksed on kõigi nüüdsete maismaaloomade eellased.
Geneetiline mehhanism, mis kontrollib salamandrite loote arengut, pole muutunud ka imetajate puhul. Aksolotli embrüo sarnaneb inimese omaga rohkem kui konnade või kalade embrüo. Nii imetajate kui ka aksolotli võimeterohkus sõltub nanog-geenist, mida konnadel ei ole.
Küsimus on selles, miks on konnad selle geeni arengu käigus kaotanud, kuigi tema tagatav võime tundub olevat kasulik. Johnson arvab, et selle geeni kaotamine on võimaldanud konnadel arendada üksteisele lähedaste liikide rikkust, sest konnad on saanud evolutsiooni käigus kinnistada väikesi kehakuju ja füsioloogia muutusi. Aksolotlid ja inimesed aga on pidanud hoidma end raamides, mille suruvad peale võimeterohked rakud.
Enamikul laboriloomadel – sealhulgas konnadel, kuid mitte hiirtel – on iduplasmaks nimetatav materjal, mis annab rakkudele juhiseid, et nondest saaksid sellised idurakud, mis areneksid seemne- ja munarakkudeks. Kuid aksolotlid on teistsugused, nende embrüos iduplasmat pole ning nemad arenevad nagu hiired ja inimesed, tootes idurakke võimeterohketest rakkudest.
Aksolotli jäseme amputeerimispaiga lähedased lihase-, luu- ja naharakud moodustavad täiskasvanud tüvirakkude kogumi ehk blasteemi. Need rakud jagunevad ja diferentseeruvad just sellisteks kudedeks, mida on vaja uue jäseme valmistamiseks.
Ühetaolistena näivad blasteemirakud tunduvad olevad võimelised moodustama eri tüüpi rakke. Kuid viimase ajani polnud selge, kuidas täiskasvanud koe rakke ümber programmeeritakse.
Max Plancki molekulaarse rakubioloogia ja geneetika instituudi teadlane Elly Tanaka ja tema kolleegid lisasid aksolotli genoomi sellise DNA tüki, mis paneb kehas avalduma roheliselt fluorestseerivaid valke. Seejärel siirati selle looma rakke tavalisele loomale, kelle jäse oli amputeeritud.
Sõrmeotsa tarkus
Kui aksolotl endale uue jäseme kasvatas, jälgisid teadlased fluorestseerivaid rakke, et näha, mis iga rakutüübiga juhtub. Lihaserakud läbisid küll blasteemiastme ja jagunemise, kuid neist said ikka lihaserakud. Sama lugu oli närvirakkude ümber kaitsekihi moodustavate Schwanni rakkudega. Teised rakutüübid olid paindlikumad. Mõnda tüüpi rakud liikusid uues jäsemes oma tavapärasele kohale, teist tüüpi rakud jälle jagunesid laiemalt. Kuid millised molekulaarsed signaalid blasteemirakke kontrollivad, pole teada.
Pärast amputeerimist tõm-buvad salamandri veresooned ruttu kokku. Naharakkude kiht katab kiiresti haava. Mõne päeva jooksul tekib nn haava marrasknahk ja koest vallanduvad fibroblastid, mis kogunevad haava keskele. Nad moodustavad blasteemi, millest hakkabki kasvama uus jäse. Nii et tuleb vaid õppida moodustama blasteemi ja sellest omakorda jäset.
On välja selgitatud, et fibro-blastide kasvufaktoritel võib siin olla juhtiv roll. Ometi peavad amputatsioonikoha serval olevad rakud teadma, kus nad kogu jäseme suhtes asuvad. Lootel juhivad jäsemete kasvu hox-geenid, ent seejärel unustavad need oma oskused. Salamandril aga peavad need geenid oma oskusi meeles ka täiskasvanud isendi puhul.
Konnadki suudavad taastada kaotatud jäsemeid – tõsi küll, vaid kullese staadiumis. Sama võime on inimlootel. On teada ka hulganisti juhtumeid, kus inimese sõrmeots on pärast traumat taastunud – kui ravi ei ole ainult taastumist katkestanud. Kui lasta sõrmeotsal loomulikul teel paraneda, haava vaid puhastades ja kergelt kattes, siis võib see taastuda.
Kuid inimese haavadele moodustavad fibroblastid arme, salamandrile aga mitte. Armid peatavad taastumise. Rahvusvahelise imetajate jäsemete taastamise töörühma liige Ken Muneoka ja tema kolleegid uurivad muu hulgas hiirte varvaste taastamise võimalusi. Nad on optimistlikud ja loodavad, et vähemalt paarikümne aasta pärast on inimese kehaosade taassünd juba võimalik.
Selleks võib abi saada ka aksolotlitelt, keda Mehhiko inkad ja nende järeltulijad isukalt sõid, kuid kes nüüdseks on looduses jäänud üsna haruldaseks ja elavad ainult ühes Mehhiko järves. Seevastu on teadlastel neid kerge laboris kasvatada, ülal pidada ja uurida.
