¿Se pueden aplicar a los humanos los principios científicos de la regeneración de la cola del gecko?

Geco. La razón por la que los ajolotes y los geckos pueden regenerar patas y colas es porque el interruptor del gen EGR está activado e indica a los genes codificantes relevantes que se transcriban y repliquen para generar nuevas patas y colas. Esto puede significar que en el futuro los científicos también podrán regenerar ciertos órganos en humanos y vertebrados. El equipo de investigación de Mansi Srivastava, biólogo del desarrollo evolutivo del MIT, publicó un artículo en la revista Science el 15 de marzo de 2019, afirmando que descubrieron una especie llamada "gen maestro" temprano de la respuesta de crecimiento (EGR), que está regulado por un tramo de ADN no codificante. Una vez que se activa el interruptor del gen EGR, puede regular otros genes y activar o desactivar muchos procesos fisiológicos, incluida la regeneración de diversos órganos y tejidos de organismos.

El equipo de investigación de Srivastava descubrió el interruptor del gen EGR mientras realizaba una investigación utilizando gusanos pantera de tres bandas como modelo de investigación animal. La regeneración biológica y la reparación de heridas siempre han sido el contenido principal y la frontera de la investigación biomédica. La investigación en este campo no solo puede tratar muchas enfermedades, incluida la reparación y regeneración de órganos y extremidades, sino también utilizar el principio de regeneración para suprimir y tratar el cáncer. en la dirección opuesta. También puede retrasar el envejecimiento, mantener la salud y aumentar la esperanza de vida.

Fenómenos como la regeneración de órganos se han reflejado plenamente en los animales. Por ejemplo, a las salamandras les pueden crecer nuevas patas después de que se les rompan, a los geckos les pueden crecer colas después de que se les rompa la cola y a las medusas planarias incluso les pueden crecer nuevas. piernas después de que se les rompen las piernas. Cuando se corta en dos pedazos, puede volver a hacer crecer todo su cuerpo. De hecho, existen dos situaciones de regeneración biológica: una es la regeneración global del cuerpo vivo y la otra es la regeneración de órganos y tejidos. La primera es la reproducción en el sentido tradicional tras la unión de células sexuales, o no requiere la unión de células sexuales, sino que utiliza la clonación para recrear un individuo que es exactamente igual al organismo original; la segunda es utilizar la regeneración de; células madre para reconstruir (re) (crear) completamente tejidos y órganos. Sin embargo, esto todavía no es posible en los seres humanos. Sólo hay metabolismo celular en los tejidos, y algunos órganos y tejidos pueden repararse parcialmente después de una lesión. Por ejemplo, algunas células madre hematopoyéticas en la médula ósea pueden diferenciarse y crecer para complementar las células sanguíneas. como glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas, así como reparación muscular y epidérmica después de un trauma (pero dejando cicatrices), pero no pueden desarrollar órganos nuevos completos, como piernas, como una salamandra. Muchos estudios realizados en el pasado han demostrado que los interruptores genéticos y la codificación genética controlan el crecimiento biológico. Ahora, el equipo de Srivastava encontró tres gusanos pantera negra con bandas de las Bermudas y los trajo al laboratorio para estudiarlos. Examinaron 18.000 regiones de cambios genéticos y descubrieron que el gen EGR es como un interruptor de energía regenerativo, una vez encendido, puede estimular. otros procesos fisiológicos, sin los cuales no habría respuesta. Este mecanismo también puede explicar por qué las salamandras y los geckos pueden regenerar patas y colas, porque el interruptor del gen EGR se activa e indica a los genes que codifican el crecimiento de las patas y las colas que se transcriban y copien, generando así nuevas patas y cola. Los humanos y otros animales también tienen genes EGR y otros genes posteriores, y también pueden activarse cuando los humanos resultan heridos o dañados. ¿Por qué no pueden ordenar a los genes que codifiquen el crecimiento de nuevos órganos? El equipo de Srivastava explica esto diciendo que al igual que un interruptor de encendido enciende diferentes líneas, las instrucciones de la señal EGR en las células humanas apuntan en una dirección diferente a las instrucciones del gusano. Ahora han encontrado tentativamente una manera de descubrir cómo este interruptor genético se conecta al cableado, para poder encontrar la conexión y luego aplicarla a otros animales, como los vertebrados que solo pueden sufrir una regeneración limitada. Si se pudiera lograr este último paso, sería posible regenerar órganos en humanos y vertebrados. Al comparar los genomas de todos los animales, encontrará que los genes de la mayoría de los animales, incluidos los humanos, son en realidad similares. Por lo tanto, la incapacidad de los humanos y los vertebrados para regenerar órganos no se debe a que ciertos genes no existan, sino a la forma en que existen. se encienden o apagan y envían instrucciones para hacer crecer tejidos y órganos. Además, las instrucciones para activar genes probablemente provengan de partes no codificantes del genoma. Por lo tanto, otro aspecto importante de este estudio es que puede proporcionar una mayor comprensión de las respectivas funciones e interacciones de los genes codificantes y no codificantes. Sólo alrededor del 2% del genoma humano puede codificar para producir proteínas y desarrollar órganos y tejidos. Sin embargo, hace mucho tiempo que no se comprende qué hace el 98% del genoma no codificante, pero es urgente saberlo.

Anteriormente, los investigadores sabían que los genes no codificantes pueden causar muchas enfermedades y pueden activar y desactivar muchos genes codificantes al mismo tiempo, es decir, los genes no codificantes dirigen los genes codificantes. Ahora, con el conocimiento preliminar de que el gen EGR está regulado por genes no codificantes, se puede aclarar aún más que los genes no codificantes también pueden controlar la regeneración de órganos y tejidos, o al menos los interruptores genéticos que inician la regeneración de órganos y tejidos. . En los gusanos, los genes no codificantes indican a los genes codificadores que se activen o desactiven, y para que los genes se activen o desactiven, el ADN de las células del gusano, que normalmente está fuertemente plegado y comprimido, debe cambiar para que se puedan activar nuevas regiones. Por tanto, los genes del genoma cambian dinámicamente, lo que permite iniciar el proceso de regeneración. Sin embargo, el proceso de regeneración de diferentes animales es en realidad muy complicado y ha habido muchos resultados en la investigación de la medicina regenerativa. Entre ellos, incluso los resultados de la investigación relacionada con la medicina regenerativa que ganaron el Premio Nobel solo arrojan algo de luz sobre la regeneración biológica. Este principio, ya sea una regeneración global o una regeneración local (regeneración de tejidos y órganos), aún está lejos de revelar completamente el misterio de la regeneración biológica. Ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su investigación sobre los factores de crecimiento nervioso en 1986, la recombinación del ADN de células madre embrionarias y de mamíferos en 2007 y el descubrimiento de que las células maduras pueden reprogramarse para volverse pluripotentes (células madre pluripotentes inducidas, iPS). en 2012. Todos estos logros involucran la medicina regenerativa, pero solo revelan un cierto mecanismo de regeneración biológica. En particular, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2012 fue otorgado a John Gurdon del Reino Unido y Shinya Yamanaka de Japón.