Muchas salamandras pueden regenerar fácilmente una extremidad perdida, pero los mamíferos adultos, incluidos los humanos, no pueden. Por qué este es el caso es un misterio científico que ha fascinado a los observadores del mundo natural durante miles de años.
Ahora, un equipo de científicos dirigido por James Godwin, Ph.D., del MDI Biological Laboratory en Bar Harbor, Maine, ha dado un paso más para desentrañar ese misterio con el descubrimiento de diferencias en la señalización molecular que promueven la regeneración enel axolotl, una salamandra altamente regenerativa, mientras que la bloquea en el ratón adulto, que es un mamífero con capacidad regenerativa limitada.
"Los científicos del Laboratorio Biológico MDI se han basado en la biología comparativa para obtener conocimientos sobre la salud humana desde su fundación en 1898", dijo Hermann Haller, MD, presidente de la institución. "Los descubrimientos que posibilitaron los estudios comparativos de James Godwin en el ajolotey el ratón son una prueba de que la idea de aprender de la naturaleza es tan válida hoy como lo fue hace más de ciento veinte años ".
En lugar de regenerar partes del cuerpo perdidas o lesionadas, los mamíferos suelen formar una cicatriz en el lugar de la lesión. Debido a que la cicatriz crea una barrera física para la regeneración, la investigación en medicina regenerativa en el Laboratorio Biológico MDI se ha centrado en comprender por qué el ajolote nono forman una cicatriz, o por qué no responde a las lesiones de la misma manera que lo hacen el ratón y otros mamíferos.
"Nuestra investigación muestra que los seres humanos tienen un potencial de regeneración sin explotar", dijo Godwin. "Si podemos resolver el problema de la formación de cicatrices, es posible que podamos desbloquear nuestro potencial regenerativo latente. Los axolotl no dejan cicatrices, que es lo que permiteregeneración. Pero una vez que se ha formado una cicatriz, se acaba el juego en términos de regeneración. Si pudiéramos prevenir las cicatrices en los seres humanos, podríamos mejorar la calidad de vida de muchas personas ".
El ajolote como modelo de regeneración
El ajolote, una salamandra mexicana que ahora está casi extinta en la naturaleza, es un modelo favorito en la investigación de la medicina regenerativa debido a su estado único como campeón de la regeneración de la naturaleza. Si bien la mayoría de las salamandras tienen cierta capacidad regenerativa, el axolotl puede regenerar casi cualquier parte del cuerpo, incluido el cerebro, el corazón, las mandíbulas, las extremidades, los pulmones, los ovarios, la médula espinal, la piel, la cola y más.
Dado que los embriones y los juveniles de mamíferos tienen la capacidad de regenerarse, por ejemplo, los bebés humanos pueden regenerar el tejido cardíaco y los niños pueden regenerar las yemas de los dedos, es probable que los mamíferos adultos retengan el código genético para la regeneración, lo que aumenta la posibilidad de que las terapias farmacéuticas puedan serdesarrollado para alentar a los humanos a regenerar tejidos y órganos perdidos por enfermedades o lesiones en lugar de formar una cicatriz.
En su investigación reciente, Godwin comparó las células inmunes llamadas macrófagos en el axolotl con las del ratón con el objetivo de identificar la calidad en los macrófagos de axolotl que promueve la regeneración. La investigación se basa en estudios anteriores en los que Godwin encontró que los macrófagos son fundamentales pararegeneración: cuando se agotan, el ajolote forma una cicatriz en lugar de regenerarse, al igual que los mamíferos.
La investigación reciente encontró que aunque la señalización de macrófagos en el axolotl y en el ratón era similar cuando los organismos estaban expuestos a patógenos como bacterias, hongos y virus, cuando se trataba de exposición a lesiones, era una historia diferente: la señalización de macrófagosen el axolotl promovió el crecimiento de tejido nuevo mientras que en el ratón promovió la cicatrización.
El artículo sobre la investigación, titulado "Distinct TLR Signaling in the Salamander Response to Tissue Damage" se publicó recientemente en la revista Developmental Dynamics. Además de Godwin, los autores incluyen a Nadia Rosenthal, Ph.D., del Laboratorio Jackson;Ryan Dubuque y Katya E. Chan del Instituto Australiano de Medicina Regenerativa ARMI; y Sergej Nowoshilow, Ph.D., del Instituto de Investigación de Patología Molecular en Viena, Austria.
Godwin, quien tiene una cita conjunta con The Jackson Laboratory, estuvo anteriormente asociado con ARMI y Rosenthal es el director fundador de ARMI. El MDI Biological Laboratory y ARMI tienen un acuerdo de asociación para promover la investigación y la educación sobre la regeneración y el desarrollo de nuevas terapias paramejorar la salud humana.
Específicamente, el artículo informó que la respuesta de señalización de una clase de proteínas llamadas receptores tipo toll TLR, que permiten a los macrófagos reconocer una amenaza como una infección o una lesión tisular e inducir una respuesta proinflamatoria, fueron "inesperadamentedivergente "en respuesta a la lesión en el axolotl y el ratón. El hallazgo ofrece una ventana intrigante a los mecanismos que gobiernan la regeneración en el axolotl.
Poder 'tirar de las palancas de la regeneración'
El descubrimiento de una vía de señalización alternativa que sea compatible con la regeneración podría conducir en última instancia a terapias de medicina regenerativa para humanos. Aunque el recrecimiento de una extremidad humana puede no ser realista a corto plazo, existen oportunidades significativas para las terapias que mejoran los resultados clínicos en enfermedades enqué cicatrización juega un papel importante en la patología, incluidas las enfermedades cardíacas, renales, hepáticas y pulmonares.
"Nos estamos acercando a la comprensión de cómo los macrófagos axolotl están preparados para la regeneración, lo que nos acercará a poder tirar de las palancas de la regeneración en los humanos", dijo Godwin. "Por ejemplo, imagino poder usar un tópicohidrogel en el sitio de una herida que está atada con un modulador que cambia el comportamiento de los macrófagos humanos para parecerse más a los del ajolote ".
Godwin, quien es inmunólogo, eligió examinar la función del sistema inmunológico en la regeneración debido a su papel en la preparación de la herida para las reparaciones como el equivalente de un primer respondedor en el sitio de una lesión. Su investigación reciente abre la puertapara un mapeo adicional de los nodos críticos en las vías de señalización de TLR que regulan el entorno inmune único que permite la regeneración del axolotl y la reparación sin cicatrices.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio biológico de la isla Mount Desert . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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