آیا دست و پای قطع‌شدۀ «انسان» می‌تواند مجدد رشد کند؟ احتمالا «سمندر مکزیکی» جواب این سوال را بدهد_صبح سریع

اکسولوتل‌ها یا سمندرهای مکزیکی همان دوزیستان بامزه‌ای می باشند که برای شکل خاص چهره‌شان انگار همیشه لبخند به لب دارند. اما آن‌ها یک توانایی شگفت انگیز هم دارند: آن‌ها می‌توانند اندام‌های از دست‌رفته‌ی بدن‌شان را تنها طی چند هفته مجدد بسازند. اکنون در یک پژوهش تازه که دانشمندان امیدوارند روزی به انسان‌ها در بازسازی اندام پشتیبانی کند، محققان توانسته‌اند بفهمند این موجودات چطور این کار را انجام خواهند داد.

جیمز موناگان زیست‌شناس دانشگاه نورث‌ئیسترن و نویسنده‌ی مهم این پژوهش به روزنامه واشنگتن‌پست می‌گوید: «اکسولوتل‌ها به نماد توانمندیهای شگفت‌انگیز دنیای جانوران تبدیل شده‌اند».

کشف نقش اسید رتینوئیک در بازسازی اندام

برای فهمیدن این توانایی، موناگان و تیمش اکسولوتل‌ها را به‌صورت ژنتیکی مهندسی کردند تا در تاریکی بدرخشند. این روش به آن‌ها پشتیبانی کرد مسیرهای مولکولی مرتبط با بازسازی اندام را شناسایی کنند. آن‌ها فهمید شدند ماده‌ای به نام اسید رتینوئیک (که مشتقی از ویتامین A است و در تعداد بسیاری از محصولات مراقبت پوست یافت می‌شود) نقش کلیدی در فرآیند بازسازی اندام ایفا می‌کند. نتایج این پژوهش در ژورنال Nature Communications  انتشار شده است.

یکی از یافته‌های مهم این مطالعه این می بود که اسید رتینوئیک به اکسولوتل‌ها خبر می‌دهد که دقیقاً کدام تکه از اندام باید بازسازی شود. به‌عبارت دیگر این ماده از آن جلوگیری می‌کند که جانور به‌جای یک دست، کل یک بازو را بسازد.

کاترین مک‌کاسکر زیست‌شناس رشد از دانشگاه ماساچوست بوستون (که در این پژوهش شراکت نداشته)، می‌گوید: «این پرسشی قدیمی و شوق‌انگیز برای زیست‌شناسان رشد و بازسازی بوده: بافت در حال بازسازی چطور می‌فهمد دقیقاً چه چیزی کم شده و باید بازسازی شود».

برای جواب به این سوال، پژوهشگران بازوهای اکسولوتل‌ها را قطع کردند. موناگان توضیح می‌دهد: «مهم است بدانیم که آن‌ها برخلاف پستانداران، بعد از قطع عضو نشانه‌ای از درد یا ناراحتی نشان نمی‌دهند و اندام‌شان طی چند هفته کاملاً بازسازی می‌شود».

محققان با افزودن مقادیر مختلفی از اسید رتینوئیک به اکسولوتل‌های قطع عضو، عکس العمل‌ها را بازدید کردند. به حرف های موناگان، نتایج بعضی اوقات «همانند داستان‌های فرانکنشتاین» می‌شد. برای مثالً هنگامی مقدار بسیاری از این ماده به یک نمونه تزریق شد، جانور از روی دستش یک اندام کامل تازه رشد داد.

نقشه‌ای شیمیایی برای بازسازی بدن

محققان فهمید شدند که در بازوی اکسولوتل‌ها، یک شیب طبیعی از غلظت اسید رتینوئیک وجود دارد: نزدیک شانه‌ها این ماده زیاد تر است و به‌سمت انگشتان کمتر می‌شود. آنزیمی به نام CYP26B1 ماموریت دارد این اسید را تجزیه کرده و مقدار آن را در قسمت‌های گوناگون بدن تنظیم کند. به این علت اگر غلظت این اسید کم باشد، تنها انگشت یا پنجه بازسازی می‌شود، اما اگر زیاد باشد، کل بازو یا پا مجدد ساخته می‌شود.

پژوهشگران این چنین ژنی به نام Shox را شناسایی کردند که نقش مهمی در این فرآیند دارد. این ژن یکی از اهداف مهم اسید رتینوئیک در سلول‌های اکسولوتل است. وقتی که سطح فعالیت اسید رتینوئیک افزایش می‌یابد، ژن Shox نیز فعال می‌شود. این مشخص می کند که Shox بخشی از مکانیسم کلیدی بازسازی اندام‌ها در این حیوانات است.

هنگامی محققان با منفعت گیری از ابزار اصلاح ژن CRISPR-Cas9 ژن Shox را از DNA اکسولوتل حذف کردند، حیوانات هم چنان توانستند دستانی با اندازه طبیعی بسازند، اما بازوهایشان به‌نحوه غیرعادی مختصر شد.

موناگان به نشنال جئوگرافیک می‌گوید: «شواهد مشخص می کند آن‌چه به اکسولوتل‌ها توانایی بازسازی یک بازو را می‌دهد، دسترسی به ژن‌های مناسب بعد از صدمه‌دیدگی است. آن‌ها می‌توانند برنامه‌های ژنتیکی‌ای را که در ابتدا بازو را ساخته‌اند، مجدد فعال کنند».

آیا این توانایی در انسان هم امکان پذیر؟

دلنشین اینجاست که انسان‌ها نیز اسید رتینوئیک و ژن Shox را در بدن خود دارند. این یعنی ما هم مسیرهای ژنتیکی شبیهی با اکسولوتل‌ها برای بازسازی اعضای بدن داریم و فقط باید یاد بگیریم چطور آن‌ها را فعال کنیم. توماس راندو، مدیر مرکز تحقیقات سلول‌های بنیادی دانشگاه UCLA، می‌گوید اگر دانشمندان بتوانند این مسیرها را بازگشایی کنند، احتمالا بتوان قابلیت‌های ترمیمی انسان را زیاد فراتر از آن‌چه اکنون امکان پذیر گسترش داد.

موناگان به نشنال جئوگرافیک می‌گوید: «می‌توان آینده‌ای را فکر کرد که در آن دانشمندان وصله‌ای مهندسی کنند که سلول‌های انسان را برای بازسازی عضو صدمه‌دیده بازبرنامه‌ریزی کند».

یقیناً توانایی بازسازی اندام‌های از دست‌رفته در انسان تا این مدت فاصله بسیاری با حقیقت دارد. اما پژوهش‌های پایه‌ای همانند این مقاله تازه گامی مهم در این مسیر می باشند.