V komiksových ságách jsou oblíbení hrdinové, kteří se umí sami léčit. Taková schopnost není fikcí, v přírodě existuje. Nová studie ukázala, že obojživelní axolotlové ovládají regeneraci dokonce ještě lépe než slavné filmové postavy.
Axolotl mexický je asi čtvrt metru dlouhý obojživelník, kterému se někdy česky říká vodní dráček. Proslavil se svou schopností regenerace, která mezi obratlovci nemá obdoby. Je schopný nechat si dorůst nejen končetiny, ale dokonce umí regenerovat i tak zásadní orgány, jako jsou srdce nebo mícha.
Už delší dobu se vědělo i to, že jsou axolotlové vynikající i ve schopnosti obnovovat si a vytvářet nové neurony, tedy mozkové buňky. Novější výzkumy pak ukázaly, že díky tomu dokáží dokonce regenerovat celé rozsáhlé části mozku.
Jenže další zjištění vědci napadli s tím, že důkazy o této superschopnosti nejsou vůbec přesvědčivé. A tak vznikl nový mezinárodní výzkum ve spolupráci německých a rakouských badatelů, který se na tento fenomén podíval.
Mapování mozku
Autoři studie vytvořili atlas buněk, které tvoří část mozku axolotla. Žádný mozek, ani ten lidský, totiž není tvořený jen jedním typem buněk. Naopak, mozková tkáň je velice pestrá a různé typy buněk v ní mají různé funkce.
Pochopení toho, jaké buňky se v mozku nacházejí a co dělají, pomáhá objasnit celkový obraz fungování mozku a také umožňuje vědcům provádět srovnání napříč evolucí a snažit se najít biologické trendy napříč druhy.
Autoři tohoto výzkumu se na pestrost mozkových buněk podívali pomocí techniky, která se označuje jako „sekvenování jednobuněčné RNA“ (scRNA-seq). Tento nástroj jim umožňuje spočítat počet aktivních genů v každé buňce konkrétního vzorku. A díky tomu získávají něco jako „snímek“ činností, které každá buňka vykonávala v době odběru.
Tento nástroj se používá u zvířat už delší dobu, uplatnění našel u ryb, plazů, myší, a dokonce i u lidí. Ale jeden důležitý kousek mozkové evoluční skládačky chyběl: obojživelníci.
Regenerace
Autoři studie, která vyšla v odborném žurnálu Science, se podívali na koncový mozek axolotla. U lidí jde o největší část orgánu, která je současně evolučně nejnovější částí centrální nervové soustavy. Obsahuje mozkovou kůru, jež hraje klíčovou roli v chování i vnímání světa. U člověka se v průběhu nedávné evoluce tato oblast ve srovnání s ostatními částmi mozku mohutně zvětšila.
„Pomocí scRNA-seq jsme identifikovali různé typy buněk, které tvoří koncový mozek axolotla, včetně různých typů neuronů a progenitorových buněk, tedy buněk, které se mohou dělit na další nebo se přeměnit na jiné typy buněk. Zjistili jsme, které geny jsou aktivní, když se z progenitorových buněk stávají neurony, a zjistili jsme, že mnohé z nich procházejí mezitypem buněk zvaným neuroblasty – o němž se dříve nevědělo, že u axolotlů existuje – než se stanou zralými neurony,“ popsali autoři.
To byl ale teprve začátek. Pak začali přírodovědci axolotlům odřezávat různé části této oblasti mozku. A sledovali, opět pomocí scRNA-seq, všechny nové buňky, které zde vznikaly. Výsledek byl přesvědčivý: ukázalo se, že všechny typy buněk, které byly odstraněny, se dokázaly zcela obnovit.
Regenerace probíhala podle studie ve třech hlavních fázích. „První fáze začíná rychlým nárůstem počtu progenitorových buněk, malá část těchto buněk aktivuje proces hojení rány. Ve druhé fázi se progenitorové buňky začnou diferencovat v neuroblasty. A konečně ve třetí fázi se neuroblasty změní na stejné typy neuronů, které byly původně ztraceny,“ popsali autoři.
Dokonce se obnovila i přerušená spojení mezi odstraněnou oblastí a ostatními částmi mozku. „To naznačuje, že regenerovaná oblast také znovu získala svou původní funkci,“ doplňují autoři.
Jak pomoci lidskému mozku
Tento výzkum rozhodně není jen přírodovědná zajímavost. Buněčné mechanismy, jenž jsou za regeneraci zodpovědné, by se totiž daly v budoucnu využít i pro léčbu lidí.
„Identifikace všech typů buněk v mozku axolotla pomáhá připravit půdu pro inovativní výzkum v oblasti regenerativní medicíny,“ vysvětlují vědci.
„Mozek myší a lidí do značné míry ztratil schopnost se opravovat nebo regenerovat. Lékařské zásahy při těžkých poraněních mozku se v současné době zaměřují na léčbu léky a kmenovými buňkami, které mají podpořit nebo zrychlit opravu. Zkoumání genů a typů buněk, které umožňují axolotlům dosáhnout téměř dokonalé regenerace, může být klíčem ke zlepšení léčby těžkých poranění a uvolnění regeneračního potenciálu u lidí,“ dodávají.
