De BioDome (afb: Tuftsuniversiteit)

Kikkers waarvan een poot was geamputeerd kregen weer een nieuw functioneel lidmaat door het stompje bloot te stellen aan een combinatie van vijf stoffen. De nieuwe pootjes waren voldoende functioneel om de beestjes weer behulpzaam te zijn in hun bewegingen. Normaal gesproken gebeurt het weer aangroeien van ledematen bij kikkers niet, anders dan bij hagedissen, wormen en salamanders.
Of je jaloers moet zijn op hagedissen voor hun regeneratievermogen mag je zelf bepalen, maar het is opvallend dat sommige beesten dat vermogen wel hebben en andere niet of althans niet zo spectaculair. Dus wordt er al lang onderzoek gedaan hoe dat regeneratievermogen in elkaar steekt.

Nu denken onderzoekers van de Tufts- en Harvarduniversiteit het geheim althans deels te hebben doorgrond. Daartoe gebruikten ze wat in het persbericht een bioreactor (BioDome) wordt genoemd dat op het stompje (van de verdwenen poot) werd aangebracht met die vijf stoffen. Die bleef daar vervolgens 24 uur zitten (je mag ook een dag zeggen). Het duurde wel even, maar na 18 maanden was er op die plek weer een bruikbaar pootje gegroeid.
Vrij veel dieren hebben een soms frappant regeneratievermogen. Er zijn platwormen die je aan stukken kunt snijden, waarna elk stukje zich weer tot een volledige worm uitgroeit. Hogere diersoorten zoals de mens hebben dat wel een beetje, wondgenezing en herstel van de lever, maar niet heel spectaculair.
De kikkers (Afrikaanse klauwkikkers) kregen, dus, een ‘papje’ van vijf stoffen toegediend met elk een aparte functie zoals het dempen van de ontsteking, het voorkomen van de vorming van collageen (littekenweefsel), een prikkel tot het aangroeien van zenuwvezels, bloedvaten en spieren. Die combinatie samen met de ‘bioreactor’ (een siliconenkapje) zorgden er voor dat het stompje niet de neiging had om de zaak ‘af te sluiten’, maar om de boel zoveel mogelijk te herstellen in de oude staat.

Herstel

Bij veel kikkers zagen de onderzoekers dat er weer pootjes aangroeiden. De nieuwe pootjes hadden een botstructuur die leek op de natuurlijke en ook andere weefsels (inclusief neuronen). Er groeiden zelfs tenen aan het eind van de pootjes, maar zonder botstructuur. De nieuwe pootjes reageerden op prikkels en de kikkers maakten er gebruik van om te zwemmen en functioneerden haast als volledig gezonde kikkers.
“Het is interessant om te zien dat de stoffen die we gebruikten hielpen om een bijna compleet pootje te vormen”, zegt Nirosha Murugan van de Tuftsuniversiteit. “Het feit dat door een relatief korte blootstelling aan die stoffen een herstelproces wordt gestart dat maanden duurt suggereert dat kikkers en misschien wel andere dieren een slapend herstelvermogen hebben dat kan worden geactiveerd.”

De onderzoekers zagen dat bekende moleculaire routes werden geactiveerd die normaal zijn in een embryo. Het activeren van die routes zou ervoor zorgen dat de groei en vorming van weefsel op zich worden genomen door het lichaamsdeel zelf, net zoals dat in een vrucht gebeurt. Daar is geen extra behandeling voor nodig.
Dieren met een opmerkelijk herstelvermogen leven meestal in het water. De eerste herstelfase bij deze dieren na het verlies van een lidmaat is de vorming van veel stamcellen op de stomp (blastema genoemd). Van daaruit ontstaat geleidelijk een nieuw lichaamsdeel. De wond wordt snel na de verwonding afgesloten door huidcellen om het eronder liggende zich vormende weefsel te beschermen.
“Bij zoogdieren en andere regenererende (land- neem ik aan; as)dieren komt de wond meestal in contact met lucht of met de grond en het kan dagen of weken duren voordat de wond is afgesloten met littekenweefsel”, zegt medeonderzoeker David Kaplan. “Met BioDome in de eerste 24 uur ontstaat een soort amniotische omgeving (zoals bij waterdieren; as), waardoor, tezamen met de juiste stoffen, het herstelproces begint zonder dat er littekenweefsel wordt gevormd.”

Eerder onderzoek had al laten zien dat de heraangroei kan worden gestimuleerd door slechts een stof (het geslachtshormoon progesteron). Het resultaat was echter allesbehalve bevredigend. Er ontstond een soort staak, anders dan het nieuwe pootje dat met de cocktail van vijf is bewerkstelligd.
Uiteraard willen de onderzoekers de aanpak ook op zoogdieren uitproberen. “Het bedekken van de wond met een vloeistof in de BioDome en het juiste mengsel van stoffen zou kunnen zorgen voor de start van het herstelproces”, zegt hoogleraar Michael Levin. “Dat is een strategie gericht op een slapend herstelprogramma waarbij je geen ingewikkeld groeiproces hoeft te sturen aangezien volwassen dieren alle informatie hebben om hun lichaamsdelen te vormen.

Bron: Science Daily