Generaties lang heeft de wetenschap aanvaard dat mensen en salamanders heel verschillende benaderingen van letsel hebben: salamanders laten hele ledematen opnieuw groeien, terwijl mensen littekenweefsel vormen en erover klagen. Nieuw onderzoek van het Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (VMBS) suggereert dat deze beperking misschien niet zo vastligt als we dachten - het vermogen om te regenereren kan verborgen zitten in onze eigen genezingsmachinerie, die gewoon wacht op de juiste zet.
"Waarom sommige dieren kunnen regenereren en anderen, met name mensen, niet, is een grote vraag die al sinds Aristoteles wordt gesteld," zei Dr. Ken Muneoka, een professor in de VMBS' Department of Veterinary Physiology & Pharmacology (VTPP). "Ik heb mijn carrière besteed aan het proberen dat te begrijpen." Aristoteles had, voor de goede orde, geen toegang tot moderne groeifactoren.
In een studie gepubliceerd in Nature Communications beschrijven Muneoka en collega's een tweestapsbehandeling die met succes bot, gewrichtsstructuren en ligamenten bij zoogdieren regenereerde. De opnieuw gegroeide weefsels waren geen perfecte replica's, maar ze waren dichtbij genoeg om te suggereren dat de aanpak uiteindelijk littekenvorming zou kunnen verminderen en weefselherstel na amputaties zou kunnen verbeteren.
De sleutel was het omleiden van het genezingsproces weg van fibrose - de standaardreactie van het lichaam waarbij fibroblastcellen wonden snel sluiten met littekenweefsel. Bij regenererende dieren zoals salamanders verzamelen vergelijkbare cellen zich in een blastema, een structuur die dient als basis voor nieuwe groei. Het Texas A&M-team wilde zien of ze zoogdierfibroblasten naar blastema in plaats van litteken konden duwen.
"Het is alsof deze cellen in twee verschillende richtingen kunnen bewegen," zei Muneoka. "Ze konden ofwel een litteken maken of een blastema maken. Ons onderzoek richtte zich op het omleiden van het gedrag van fibroblasten die al aanwezig waren op de plaats van het letsel."
De behandeling gebruikt twee bekende groeifactoren in volgorde. Eerst brachten ze fibroblastgroeifactor 2 (FGF2) aan nadat de wond was genezen - het lichaam eerst normaal laten reageren voordat ze ingrijpen. Dit stimuleerde de vorming van een blastema-achtige structuur, die normaal niet voorkomt bij zoogdieren na dergelijke verwondingen. Enkele dagen later brachten ze botmorfogenetisch eiwit 2 (BMP2) aan, die die cellen vertelde om nieuwe weefsels te gaan bouwen.
"Dit is echt een tweestapsproces," zei Muneoka. "Je verschuift eerst de cellen weg van littekenvorming, en dan geef je de signalen die hen vertellen wat ze moeten bouwen."
Een van de meest bemoedigende bevindingen van de studie is dat regeneratie geen toevoeging van stamcellen van buiten het lichaam vereist - een veelgebruikte benadering in de regeneratieve geneeskunde. "Je hoeft niet echt stamcellen te pakken en ze terug te plaatsen," zei Muneoka. "Ze zijn er al - je moet alleen leren hoe je ze kunt laten doen wat jij wilt."
Dr. Larry Suva, een andere VTPP-professor die bij de studie betrokken was, zei dat de resultaten lang gekoesterde aannames uitdagen. "De cellen waarvan we dachten dat ze niet programmeerbaar waren, zijn dat in feite wel," zei Suva. "Het vermogen is niet afwezig - het is alleen verborgen."
De onderzoekers vonden ook bewijs dat cellen kunnen worden omgeleid om structuren te creëren buiten hun gebruikelijke locatie - een proces dat positionele herspecificatie wordt genoemd. In praktische termen kunnen cellen die normaal helpen bij het vormen van één type weefsel, worden geïnstrueerd om iets heel anders op te bouwen na een verwonding.
Hoewel de geregenereerde weefsels geen exacte overeenkomsten waren met de oorspronkelijke anatomie, herstelde het team met succes alle belangrijke structuren die tijdens amputatie waren verwijderd, waaronder bot, pees, ligament en gewrichtsweefsel. "We regenereerden wat je zou verwachten te zien op dat niveau van letsel," zei Muneoka. "De structuren zijn er - alleen niet in een perfecte vorm."
De bevindingen suggereren ook dat regeneratie afhankelijk is van meerdere biologische routes die samenwerken, waardoor het veel complexer is dan het activeren van een enkel mechanisme. Maar de wetenschappers geloven dat de aanpak praktische toepassingen zou kunnen hebben lang voordat volledige regeneratie mogelijk wordt - zelfs het verschuiven van de reactie