Comprensión revolucionaria de la regeneración de órganos y extremidades: más cercana al desarrollo de terapias de medicina regenerativa

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 el misterio de por qué las salamandras pueden regenerarse mientras que los mamíferos adultos no pueden con el descubrimiento de diferencias moleculares. señales que promueven la regeneración en el ajolote, una salamandra altamente regenerativa, mientras la bloquean en el ratón adulto. Aquí se muestra a Godwin con un tanque que contiene un axolotl. Crédito: Laboratorio Biológico MDI

Descubrimiento en salamandras por James W. Godwin, Ph.D., acerca la ciencia al desarrollo de terapias de medicina regenerativa.

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 en el 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 posibilitados por los estudios comparativos de James Godwin en el axolotl y el ratón son una prueba de que la idea de aprender de la naturaleza es tan válida hoy como lo era hace más de ciento veinte años”.

Ajolote

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. Un equipo de científicos dirigido por James Godwin, Ph.D., del MDI Biological Laboratory ha dado un paso más para desentrañar el misterio de por qué las salamandras pueden regenerarse mientras que los mamíferos adultos no pueden con el descubrimiento de diferencias en la señalización molecular que promueven la regeneración en el axolotl, una salamandra altamente regenerativa, mientras la bloquea en el ratón adulto. Crédito: Laboratorio Biológico MDI

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 no forma una cicatriz, o por qué no responde a las lesiones de la misma manera que el ratón. y otros mamíferos lo hacen.

“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 ajolotes no dejan cicatrices, que es lo que permite que se produzca la regeneración. 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 axolotl 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 se puedan desarrollar terapias farmacéuticas para alentar a los humanos para regenerar tejidos y órganos perdidos por enfermedades o lesiones en lugar de formar una cicatriz.

Señalización de la regeneración de las extremidades subyacentes

Este resumen gráfico de James Godwin, Ph.D., del MDI Biological Laboratory en Bar Harbor, Maine, describe la divergencia entre la señalización molecular en el sistema inmunológico del axolotl, una salamandra mexicana que puede regenerar fácilmente extremidades y otras partes del cuerpo, y el ratón adulto, que no puede. Crédito: Laboratorio Biológico MDI

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 descubrió que los macrófagos son fundamentales para la regeneración: cuando se agotan, el axolotl forma una cicatriz en lugar de regenerarse, al igual que los mamíferos.

La investigación reciente descubrió 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, la historia era diferente: la señalización de macrófagos en 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. Dinámica del desarrollo. 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.

Dinámica del desarrollo junio de 2021

Número especial: Modelos de salamandra para dilucidar los mecanismos de la biología del desarrollo, la evolución y la regeneración / reparación: primera parte

Godwin, quien tiene una cita conjunta con The Jackson Laboratory, estuvo anteriormente asociado con ARMI y Rosenthal es el director fundador de ARMI. El Laboratorio Biológico MDI y ARMI tienen un acuerdo de asociación para promover la investigación y la educación sobre la regeneración y el desarrollo de nuevas terapias para mejorar 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, eran “inesperadamente divergentes”. en respuesta a una lesión en el ajolote y el ratón. El hallazgo ofrece una ventana intrigante sobre los mecanismos que gobiernan la regeneración en el axolotl.

Ser capaz de ‘tirar de las palancas de la regeneración’

El descubrimiento de una vía de señalización alternativa que sea compatible con la regeneración podría conducir finalmente a terapias de medicina regenerativa para humanos. Aunque volver a crecer una extremidad humana puede no ser realista a corto plazo, existen oportunidades significativas para las terapias que mejoran los resultados clínicos en enfermedades en las que la cicatrización juega un papel importante en la patología, incluidas las enfermedades cardíacas, renales, hepáticas y pulmonares.

“Estamos cada vez más cerca de comprender cómo los macrófagos axolotl están preparados para la regeneración, lo que nos acercará a poder tirar de las palancas de la regeneración en los seres humanos”, dijo Godwin. “Por ejemplo, imagino poder usar un hidrogel tópico 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 puerta a un mayor mapeo de los nodos críticos en las vías de señalización de TLR que regulan el entorno inmunológico único que permite la regeneración del axolotl y la reparación sin cicatrices.

Referencia: “Señalización del receptor de peaje distintivo en la respuesta de la salamandra al daño tisular” por Ryan J. Debuque, Sergej Nowoshilow, Katya E. Chan, Nadia A. Rosenthal y James W. Godwin, 1 de abril de 2021, Dinámica del desarrollo.
DOI: 10.1002 / dvdy.340

La investigación de Godwin está respaldada por un Premio de Desarrollo Institucional (IDeA) del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud con los números de subvención P20GM103423 y P20GM104318 al Laboratorio Biológico MDI. ARMI cuenta con el apoyo de subvenciones del gobierno estatal de Victoria, Australia. Los estudios con ratones fueron apoyados por fondos institucionales del Laboratorio Jackson.


Source: SciTechDaily by scitechdaily.com.

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