Lidské oči jsou složité a neopravitelné, ale strukturálně jsou kupodivu podobné očím druhu sladkovodního plže. Zajímavé je, že tento živočich dokáže své oči zcela regenerovat.
Nová studie publikovaná v časopise Nature se zaměřila na možnost přenosu schopnosti této regenerace na člověka. Vedoucí studie Alice Accorsiová, odborná asistentka molekulární a buněčné biologie na Kalifornské univerzitě v Davisu, studuje, jak ampulárkovití, často přezdívaní jako „jableční plži“ (z angl. apple snail, pozn. red.) regenerují své oči, s cílem pomoci obnovit zrak u lidí s poraněním oka.
„Jableční plži jsou výjimečný organismus,“ uvedla Accorsiová v prohlášení. „Nabízejí jedinečnou příležitost ke studiu regenerace složitých smyslových orgánů. Předtím nám chyběl systém pro studium kompletní regenerace očí.“
Accorsiho tým vyvinul metody editace genomu jablečného plže, které mu umožní zkoumat genetické a molekulární mechanismy stojící za regenerací oka. Zlatý jablečný plž (Pomacea canaliculata) je sladkovodní druh pocházející z Jižní Ameriky. V současné době je invazivní v mnoha částech zbytku světa, ale Accorsi uvedl, že stejné vlastnosti, které činí ampulárkovité tak invazivními, z nich dělají také dobré zvíře pro práci v laboratoři: jsou odolní, mají velmi krátký reprodukční cyklus a produkují mnoho potomků.
Zdroj: Youtube.com
Kromě toho, že je lze v laboratoři snadno rozmnožovat, mají jableční plži oči podobné fotoaparátu, stejně jako lidé. Hlemýždi obecně jsou známí svou regenerační schopností již po staletí; v roce 1766 italský přírodovědec Lazzaro Spallanzini pozoroval, že dekapitovaní zahradní hlemýždi mohou regenerovat celou hlavu. Accorsi je však první, kdo tuto vlastnost využil v regeneračním výzkumu.
„Když jsem o tom začal číst, říkal jsem si: ‚Proč nikdo nepoužívá hlemýždě ke studiu regenerace?“ dodává Accorsi k tomu dodává. „Myslím, že je to proto, že jsme dosud nenašli dokonalého hlemýždě, kterého bychom mohli studovat. Mnoho jiných plžů se v laboratoři obtížně nebo velmi pomalu rozmnožuje a mnoho druhů také prochází metamorfózou, což je další výzva.“
V živočišné říši existuje mnoho typů očí, ale kamerové oči jsou známé tím, že vytvářejí snímky s velmi vysokým rozlišením. Skládají se z ochranné rohovky, čočky, která zaostřuje světlo, a sítnice obsahující miliony fotoreceptorů, které detekují světlo. Vyskytují se u všech obratlovců, některých pavouků, chobotnic a sépií a některých plžů.
Kombinací pitvy, mikroskopie a genomové analýzy Accorsiho tým prokázal, že oči jablečných plžů jsou anatomicky i geneticky podobné lidským očím.
„Usilovně jsme pracovali na tom, abychom ukázali, že mnoho genů, které se podílejí na vývoji lidských očí, je přítomno i u hlemýžďů,“ říká Accorsi. „Po regeneraci je morfologie a genová exprese nového oka téměř identická s původním okem.“
Jak tedy hlemýždi regenerují oči po amputaci? Autoři ukázali, že tento proces trvá asi měsíc a skládá se z několika fází. Nejprve se musí rána zacelit, aby se zabránilo infekci a ztrátě tekutin, což obvykle trvá asi 24 hodin.
Poté v oblasti migrují a množí se nespecializované buňky. V průběhu asi jednoho a půl týdne se tyto buňky specializují a začnou vytvářet oční struktury, jako je čočka a sítnice. Patnáctý den po amputaci jsou již přítomny všechny struktury oka včetně zrakového nervu, ale tyto struktury ještě několik týdnů dozrávají a rostou.
„Zatím nemáme přesvědčivý důkaz, že vidí obraz, ale anatomicky mají všechny potřebné součásti k vytvoření obrazu,“ potvrzuje Accorsi. „Bylo by velmi zajímavé vyvinout behaviorální test, který by ukázal, že šneci dokáží zpracovávat podněty pomocí nových očí stejným způsobem jako pomocí původních očí. Na tom pracujeme.“
Studie také zkoumala, které geny jsou aktivní během procesu regenerace, a ukázala, že bezprostředně po amputaci mají šneci asi 9000 genů, které se exprimují jinak než oči normálních dospělých šneků. Po 28 dnech bylo v regenerovaném oku stále odlišně exprimováno 1175 genů, což naznačuje, že ačkoli se oči po měsíci zdají být plně vyvinuté, úplné dozrání může trvat déle. Aby lépe pochopil, jak geny regulují regeneraci, vyvinul Accorsi metody editace hlemýždího genomu pomocí CRISPR-Cas9.
„Jde o to zmutovat určité geny a pak sledovat, jaký to má na živočicha vliv, což nám může pomoci pochopit funkci různých částí genomu,“ říká Accorsi.
Jako první test použil tým CRISPR/Cas9 k mutaci genu pax6 v embryích hlemýžďů. O genu pax6 je známo, že řídí vývoj a uspořádání mozku a očí u lidí, myší a ovocných mušek. Stejně jako lidé mají i hlemýždi dvě kopie každého genu: jednu od každého rodiče. Vědci prokázali, že pokud mají jableční plži dvě nefunkční verze pax6, vyvíjejí se bez očí, což dokazuje, že pax6 je nezbytný i pro raný vývoj očí u jablečných plžů.
Accorsi pracuje na dalším kroku: testuje, zda pax6 hraje roli také při regeneraci očí. Aby to vědci zjistili, budou muset pax6 u dospělých plžů zmutovat nebo inaktivovat a poté posoudit jeho regenerační schopnost. Zkoumá také další geny související s okem, včetně genů, které kódují specifické části oka, jako je čočka nebo sítnice, a genů, které řídí pax6.
„Pokud najdeme soubor genů důležitých pro regeneraci oka a tyto geny jsou přítomny i u obratlovců, mohli bychom je teoreticky aktivovat a umožnit tak regeneraci oka u člověka,“ uzavírá Accorsi.
Tento typ výzkumu nejenže otevírá dveře k možnosti regenerace smyslových orgánů u lidí, ale mohl by mít také významné důsledky pro léčbu degenerativních očních onemocnění, jako je glaukom nebo makulární degenerace. Ačkoli jsme v počátečních fázích tohoto typu výzkumu, pokrok v biotechnologiích a editování genů, jako je CRISPR, poskytuje bezprecedentní nástroje pro zkoumání těchto možností.
Zdroj: Youtube.com
Regenerace očí u lidí je zatím vzdáleným cílem, ale objevy na zvířecích modelech, jako je jablečný šnek, by mohly položit základy budoucí léčby. Pochopení genetických a molekulárních mechanismů, které stojí za regenerací, by mohlo vést k inovativním terapiím, které by jednoho dne mohly vrátit zrak milionům lidí postižených poraněním nebo nemocí oka.
Techzpravy.cz
Vaření.cz|
Sport - Aktuálně.cz|
GrapesMag|
NESPECHEJ.cz|