Schwammiges Meerestier schreibt die Wissenschaft neu

Als Cousin der Qualle und der Koralle kann er mithilfe „seneszierender“ Zellen seinen gesamten Körper regenerieren.

Forscher der National Institutes of Health und ihrer Partner haben neue Erkenntnisse über Heilung und Alterung entdeckt, indem sie ein kleines Meerestier untersuchten, das seinen gesamten Körper nur mit seinem Mund regenerieren kann. Sie analysierten RNA Reihenfolge Hydractinia Symbiolongicarpusein kleines, röhrenförmiges Tierwesen, das in den Schalen von Einsiedlerkrebsen lebt.

Genauso wie Hydraktinie Als sie begannen, neue Körper zu regenerieren, entdeckten die Forscher eine molekulare Signatur, die mit dem biologischen Alterungsprozess, auch Seneszenz genannt, zusammenhängt. Laut der in veröffentlichten Studie Zellberichte, Hydraktinie Es zeigt, dass die grundlegenden biologischen Prozesse der Heilung und des Alterns miteinander verflochten sind, und bietet eine neue Perspektive auf die Entwicklung des Alterns.

„Studien wie diese, die die Biologie ungewöhnlicher Organismen erforschen, zeigen, wie universell viele biologische Prozesse sind und wie viel wir über ihre Funktionen, Beziehungen und Entwicklung noch verstehen müssen“, sagte Charles Rotimi, Direktor des Intramural Institute. Ein Forschungsprogramm am National Human Genome Research Institute (NHGRI), Teil der National Institutes of Health. „Solche Erkenntnisse haben großes Potenzial, neue Einblicke in die Humanbiologie zu liefern.“

Die regenerationstreibenden Stammzellen von Hydractinia werden im unteren Rumpf des Tierkörpers, entfernt vom Maul, gespeichert. Bildnachweis: Darryl Lyga, National Human Genome Research Institute (NHGRI)

Die Aufklärung der evolutionären Ursprünge grundlegender biologischer Prozesse wie Alterung und Heilung ist für das Verständnis der menschlichen Gesundheit und Krankheit von entscheidender Bedeutung. Der Mensch verfügt über eine gewisse Regenerationsfähigkeit, etwa zur Heilung gebrochener Knochen oder sogar zum Nachwachsen einer geschädigten Leber. Einige andere Tiere, wie zum Beispiel Salamander und Zebrafische, können ganze Gliedmaßen ersetzen und eine Vielzahl von Organen regenerieren. Tiere mit einfachem Körperbau, z.B Hydraktinieverfügt oft über extreme Regenerationsfähigkeiten, z. B. die Entwicklung eines völlig neuen Körpers aus einem Gewebestück.

Die regenerative Rolle des Alterns steht im Gegensatz zu Erkenntnissen in menschlichen Zellen. „Die meisten Studien zum Altern beziehen sich auf chronische Entzündungen, Krebs und altersbedingte Krankheiten“, sagte Andy Paxivanis, Ph.D., leitender Wissenschaftler am NHGRI und Autor der Studie. „Normalerweise verbleiben seneszente Zellen im Menschen, und diese Zellen verursachen chronische Entzündungen und induzieren Seneszenz in benachbarten Zellen. Von Tieren wie z HydraktinieWir können lernen, wie sich das Altern positiv auswirken kann, und unser Verständnis von Altern und Heilung erweitern.

Zuvor hatten Forscher dies herausgefunden Hydraktinie Es enthält eine spezielle Gruppe von Stammzellen zur Regeneration. Stammzellen können sich in andere Zelltypen verwandeln und sind daher bei der Schaffung neuer Körperteile hilfreich. Beim Menschen funktionieren Stammzellen hauptsächlich in der Entwicklung, aber hochregenerative Organismen lieben sie Hydraktinie Nutzen Sie Stammzellen ein Leben lang. Hydraktinie Es speichert seine regenerationstreibenden Stammzellen in seinem Unterkörper.

Wenn Forscher jedoch den Mund entfernen – einen Teil, der weit von der Stelle entfernt ist, an der sich die Stammzellen befinden –, wächst aus dem Mund ein neuer Körper. Im Gegensatz zu menschlichen Zellen, die ihr eigenes Schicksal kontrollieren, können sich erwachsene Zellen in einigen hoch regenerativen Organismen bei einer Verletzung des Organismus in Stammzellen verwandeln, obwohl dieser Prozess nicht genau verstanden ist. Daher gingen die Forscher davon aus Hydraktinie Es müssen neue Stammzellen erzeugt und nach molekularen Signalen gesucht werden, die diesen Prozess steuern können.

Als RNA-Sequenzen auf eine Alterung hindeuteten, scannten die Forscher das Genom Hydraktinie Für Sequenzen wie die von Genen, die mit dem Altern beim Menschen in Zusammenhang stehen. Von den drei Genen, die sie identifizierten, wurde eines in Zellen in der Nähe der Stelle, an der das Tier geschnitten wurde, „aktiviert“. Als die Forscher dieses Gen löschten, wurde die Fähigkeit der Tiere, seneszierende Zellen zu entwickeln, blockiert. Ohne seneszierende Zellen entwickelten die Tiere keine neuen Stammzellen und waren nicht in der Lage, sich zu regenerieren.

Die Forscher verfolgten darin die seneszenten Zellen Hydraktinie Um herauszufinden, wie dieses Tier die schädlichen Auswirkungen des Alterns umgeht. Unerwarteterweise stießen die Tiere die alternden Zellen aus ihrem Maul aus. Während Menschen seneszente Zellen nicht so leicht loswerden können, ist die Rolle von Genen, die mit dem Altern in ihnen in Verbindung stehen, sehr wohl Hydraktinie Zeigt, wie sich der Alterungsprozess entwickelt hat.

Wir Menschen hatten beim letzten Mal einen gemeinsamen Vorfahren Hydraktinie – und ihre Verwandten, Quallen und Korallen – sind mehr als 600 Millionen Jahre alt, und diese Tiere altern überhaupt nicht. Aufgrund dieser Faktoren Hydraktinie Es kann entscheidende Einblicke in unsere frühen tierischen Vorfahren liefern. Daher vermuten die Forscher, dass Regeneration die ursprüngliche Funktion des Alterns bei frühen Tieren gewesen sein könnte.

„Wir verstehen immer noch nicht, wie seneszente Zellen die Regeneration auslösen oder wie weit verbreitet dieser Prozess im Tierreich ist“, sagte Dr. Paxivanis. „Glücklicherweise können wir durch die Untersuchung einiger unserer entfernten tierischen Verwandten beginnen, einige der Geheimnisse der Regeneration und des Alterns zu lüften – Geheimnisse, die möglicherweise auch das Gebiet der regenerativen Medizin und die Erforschung altersbedingter Krankheiten voranbringen.“

Referenz: „Alterungsbedingte zelluläre Neuprogrammierung führt zu einer Ganzkörperverjüngung“ von Miguel Salinas Saavedra, Gabriel Febremarsa, Helen R. Krasovec, Andreas D. Horkan und Uri Paksevanis, 30. Juni 2023, Zellberichte.
doi: 10.1016/j.celrep.2023.112687