Μεταβολή της βιοηλεκτρικής επικοινωνίας
Οι ερευνητές μπορούσαν ακόμη να διαλέξουν τον τύπο του οργάνου που ήθελαν να δημιουργήσουν, καθώς και να προσδιορίσουν το ακριβές σημείο όπου αυτό θα «φυτρώσει» μεταβάλλοντας τη βιοηλεκτρική επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων των πειραματοζώων.
Το πιο εντυπωσιακό πείραμα των ειδικών αφορούσε δημιουργία ματιών στην πλάτη και στην ουρά των γυρίνων – αυτή επετεύχθη μέσω της αλλαγής δυναμικού των κυττάρων των εμβρύων με γενετική τροποποίηση.Σύμφωνα με τον επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Development» δρ Βαιμπάβ Πάι «η υπόθεσή μας είναι ότι για κάθε δομή του σώματος υπάρχει ένα συγκεκριμένο εύρος δυναμικού στις κυτταρικές μεμβράνες το οποίο προκαλεί την οργανογένεση. Οι κυτταρικές περιοχές στις οποίες καταφέραμε να δημιουργήσουμε μάτια δεν πιστευόταν ποτέ ότι θα μπορούσαν να οδηγήσουν στον σχηματισμό των συγκεκριμένων δομών. Η νέα μελέτη μας μαρτυρεί ότι κύτταρα που βρίσκονται οπουδήποτε στο σώμα μπορούν με τους κατάλληλους χειρισμούς να σχηματίσουν ένα μάτι».
Προκειμένου να σχηματίσουν το μάτι στην ουρά των γυρίνων οι ειδικοί μετέβαλαν το δυναμικό των κυττάρων της περιοχής που είχαν επιλέξει ώστε να είναι ίδιο με εκείνο των φυσιολογικών κυττάρων των οφθαλμών.
Νέος μηχανισμός ελέγχου
Τα νέα εντυπωσιακά ευρήματα μαρτυρούν ότι οι επιστήμονες από το Ταφτς εντόπισαν έναν εντελώς νέο μηχανισμό ελέγχου για τον σχηματισμό πολύπλοκων οργάνων.
Όπως ανέφερε ο καθηγητής Μάικλ Λέβιν που συμμετείχε στη νέα ερευνητική εργασία «τα ευρήματα αποκαλύπτουν έναν νέο ρυθμιστικό μηχανισμό της ανάπτυξης των οφθαλμών και δείχνουν τον δρόμο για καινοτόμες προσεγγίσεις σε ό,τι αφορά τον εντοπισμό και την αποκατάσταση συγγενών ανωμαλιών του οπτικού συστήματος». Κατά τον καθηγητή τα καινούργια αποτελέσματα μπορούν να έχουν σημαντικές εφαρμογές στην αναγεννητική ιατρική. «Εκτός αυτού όμως πρόκειται για το πρώτο βήμα προκειμένου να ‘σπάσει’ ο βιοηλεκτρικός κώδικας των κυττάρων».Οι βιολόγοι από το Ταφτς θέλησαν να κατανοήσουν πώς τα κύτταρα χρησιμοποιούν ηλεκτρικά σήματα για να επικοινωνήσουν προκειμένου να δημιουργήσουν και να «τοποθετήσουν» στις σωστές θέσεις τα όργανα του σώματος.
«Μαρκάρισμα» υπερπολωμένων κυττάρων
Εντόπισαν και «μάρκαραν» υπερπολωμένες ομάδες κυττάρων οι οποίες είχαν μεγαλύτερο αρνητικό φορτίο και βρίσκονταν στην περιοχή της κεφαλής του εμβρύου του βατράχου. Ανακάλυψαν ότι στα κύτταρα των συγκεκριμένων περιοχών εκφράζονταν γονίδια που εμπλέκονται στην «κατασκευή» του ματιού και τα οποία ονομάζονται Μεταγραφικοί Παράγοντες του Οπτικού Πεδίου (EFTFs).Όταν οι ειδικοί εξέτασαν τα κύτταρα με μικροσκόπιο φθορισμού είδαν ότι τα υπερπολωμένα κύτταρα συνεισέφεραν στην ανάπτυξη του φακού και του αμφιβληστροειδούς χιτώνα του ματιού. Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα κύτταρα αυτά έθεταν σε «λειτουργία» γονίδια που είναι απαραίτητα για τη δημιουργία του οφθαλμού.
Είδαν μάλιστα ότι όταν άλλαζαν τον βιοηλεκτρικό κώδικα των κυττάρων – όταν δηλαδή τα αποπόλωναν – υπήρχε επίδραση στον φυσιολογικό σχηματισμό του ματιού.
Κανάλια που αλλάζουν το δυναμικό
Στη συνέχεια ενέχυσαν στα κύτταρα κανάλια που κωδικοποιούσαν για mircroRNA – πρόκειται για μια κατηγορία πρωτεϊνών που είναι ενσωματωμένες στις μεμβράνες των κυττάρων. Κάθε κανάλι επιτρέπει επιλεκτικά σε ένα φορτισμένο σωματίδιο να εισέλθει ή αντιθέτως να εξέλθει του κυττάρου. Με χρήση αυτών των καναλιών οι ειδικοί κατάφεραν να αλλάξουν το δυναμικό των μεμβρανών των κυττάρων, γεγονός που είχε επίδραση στην έκφραση των γονιδίων EFTFs, με αποτέλεσμα να προκληθούν ανωμαλίες στον σχηματισμό των εμβρύων.
Ελεγχος της έκφρασης των γονιδίων
Παρότι τα έμβρυα των βατράχων ήταν φυσιολογικά, ορισμένα εξ αυτών εμφάνιζαν ανωμαλίες στους οφθαλμούς ή δεν διέθεταν καθόλου οφθαλμούς. Οι ειδικοί ήταν μάλιστα σε θέση να ελέγξουν το πόσο συχνά σχηματίζονταν μη φυσιολογικοί οφθαλμοί στα έμβρυα προκαλώντας αλλαγές στο ηλεκτρικό δυναμικό των κυττάρων τους. Όπως εξήγησε ο δρ Πάι «αναπτύξαμε τεχνικές με τις οποίες αυξάναμε ή μειώναμε το δυναμικό προκειμένου να ελέγξουμε την έκφραση των γονιδίων στα έμβρυα».Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα περαιτέρω μελέτες οι οποίες θα στοχεύουν επίσης τον εγκέφαλο, τον νωτιαίο μυελό και τα άκρα των εμβρύων. Ο καθηγητής Λέβιν τόνισε ότι «τα ευρήματα θα μας επιτρέψουν να έχουμε καλύτερο έλεγχο σε ό,τι αφορά το μοτίβο σχηματισμού ιστών και οργάνων. Αναπτύσσουμε νέες εφαρμογές μοριακού βιοηλεκτρισμού για την αναγέννηση των άκρων, την επιδιόρθωση των προβλημάτων του εγκεφάλου αλλά και τη συνθετική βιολογία».http://www.tovima.gr
