Rigenerare le parti del corpo perse è impossibile per l'uomo, ma decifrare il codice cellulare delle salamandre potrebbe aiutare a curare ferite gravi.

Le salamandre sono creature straordinarie. Se uno di questi anfibi perde un dito, ricresce. Inoltre, se tagli via un pezzo di cuore o di midollo spinale, si rigenererà. Forse la cosa più impressionante è che possono persino far ricrescere una gamba morsicata da un predatore affamato.

Una delle specie di salamandra più famose è l'axolotl (Ambystoma mexicanum), che si trova nei laghi vicino a Città del Messico.

L'axolotl è un vero Peter Pan delle salamandre. Anche l'adulto riproduttivo lungo 30 centimetri conserva le caratteristiche della sua fase giovanile per tutto il suo ciclo di vita.

Le branchie prominenti che sporgono dalla parte posteriore della testa sono trattenute dalla fase larvale dell'axolotl. Il fatto che non lasci mai l'acqua per tutta la sua vita è insolito per un anfibio.

Dio del fuoco

Gli Axolotl prendono il nome dal dio azteco del fuoco Xolotl che, secondo la leggenda, si travestì da salamandra per evitare di essere sacrificato. Oggi, gli scienziati studiano gli axolotl nei loro laboratori a causa della loro straordinaria capacità di far ricrescere uno o anche due arti.

"Sono ancora affascinato dal modo in cui gli arti si rigenerano", ha detto la professoressa Elly Tanaka dell'Istituto di ricerca di patologia molecolare a Vienna, in Austria, che ha studiato le salamandre per quasi due decenni.

Il suo laboratorio si concentra sulle specie distintive di axolotl, ma "Tutte le salamandre che le persone hanno studiato sembrano rigenerare gli arti", dice.

Nell'ambito del progetto RegGeneMems, il professor Tanaka sta cercando di svelare il mistero dietro il modo in cui le molecole comandano alle cellule all'interno dell'axolotl ferito di svilupparsi e muoversi, ripristinando così un intero arto nella giusta proporzione e dimensione.

Questa rigenerazione è possibile fino alla spalla, e avviene come se l'animale stesse prima crescendo un arto.

Sebbene rimanga all'interno dei regni della fantascienza per una persona la ricrescita di un braccio o di una gamba, i ricercatori ritengono che le salamandre possano offrire spunti su come curare meglio le lesioni dei pazienti.

"Quando perdono un arto, o anche due arti, sono ancora abbastanza mobili perché possono nuotare in giro usando la coda", ha affermato il professor Tanaka.

Kit cellulare

"La lezione delle salamandre è che usi lo stesso meccanismo molecolare che usi durante lo sviluppo dell'arto", ha affermato il professor Tanaka. Con le lezioni dell'axolotl, potremmo quindi potenziare il nostro kit di riparazione degli infortuni.

Una volta che un arto di axolotl viene perso, si forma un coagulo di sangue nel sito della ferita. Le cellule della pelle si muovono per coprire la ferita entro un giorno. Quindi i tessuti sottostanti iniziano a riorganizzarsi, formando prima una massa confusa di cellule - un blastema - che sembra privo di organizzazione.

Un blastema è una massa di cellule indifferenziate che ha la capacità di trasformarsi in un organo o appendice. È particolarmente importante nella rigenerazione degli arti mozzati.

Nelle ferite umane, il tessuto cicatriziale è formato da cellule simili a colla chiamate fibroblasti. Nelle salamandre accade qualcosa di straordinario poiché, in poche settimane, queste cellule fanno un passo indietro nel tempo per diventare meno specializzate.

Riacquistano sufficiente flessibilità per diventare ossa, legamenti, tendini o cartilagini. Quindi, si sparano a vicenda segnali che dirigono la ricostruzione della parte del corpo mancante dal moncone, facendo crescere una replica esatta.

Il professor Tanaka ha recentemente scoperto come alcuni segnali cruciali aiutano con la disposizione di cellule e tessuti da quello che sembra un miscuglio confuso.

Ha scoperto che le cellule del tessuto rigenerante che provengono dal lato del pollice dell'arto iniziano a produrre segnali diversi rispetto alle cellule dal lato del mignolo.

Riccio sonico

"Il lato del pollice produce FGF-8 (fattore di crescita dei fibroblasti) e questo dice alle cellule del lato mignolo di cui hanno bisogno per produrre Sonic Hedgehog", ha affermato il professor Tanaka.

Chiamata in onore del famoso personaggio del videogioco Sonic the Hedgehog, la molecola di segnalazione Sonic Hedgehog (SHH) è fondamentale per lo sviluppo embrionale negli animali e nell'uomo.

Un'altra molecola segnale, presente anche nelle persone, è l'FGF-8, che ha anche un ruolo nella riparazione e nello sviluppo dei tessuti.

Insieme, FGF-8 e SHH alimentano condizioni favorevoli alla crescita all'interno dell'arto danneggiato e aiutano a dirigere il miscuglio di cellule nel blastema.

"Hai bisogno di cellule dal lato del mignolo e del pollice dell'arto per entrare in questo blastema, quindi hai tutti i tipi di cellule di cui hai bisogno per ricostruire", ha affermato il professor Tanaka.

Un altro scienziato incuriosito dagli axolotl è la biologa cellulare Dr. Sandra Edwards della TU Dresden. Si è interessata alle salamandre dopo aver frequentato un corso di ricerca negli Stati Uniti durante il suo dottorato di ricerca. in Cile, reindirizzando la sua carriera.

Ha fatto domanda per entrare a far parte del laboratorio di Tatiana Sandoval-Guzmán, eminente ricercatrice di riparazione degli arti con axolotl presso il Center for Regenerative Therapies di Dresda (CRTD).

"Più ho sentito parlare delle salamandre, più sono rimasta affascinata", ha ricordato la dott.ssa Edwards, che spera che la sua ricerca possa un giorno aiutare i pazienti.

Tensione dei tessuti

Nel progetto ProDistReg, il dottor Edwards, collega Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), studia come le differenze di tensione all'interno dei tessuti possono influenzare la riparazione e aiutare l'animale a trasformare quello che sembra un caos cellulare in un arto perfettamente funzionante.

È rimasta incuriosita dal fatto che la ricrescita degli arti richiede una quantità di tempo simile, indipendentemente dalla quantità di tessuto da sostituire. Ciò significa che gli arti devono crescere più velocemente quando viene rimosso più tessuto.

"La mia ipotesi è che la tensione o la rigidità siano più elevate nei tessuti che crescono più lentamente", ha detto.

Può sembrare sorprendente, ma la meccanica e la rigidità dei tessuti possono influenzare il loro sviluppo e rigenerazione così come patologie come il cancro.

Esiste una rete simile al web chiamata citoscheletro all'interno delle cellule. Questo può rilevare le pressioni esterne quando viene compresso, il che apre punti di ingresso (simili alle cassette postali) al nucleo di una cellula, consentendo ai messaggi molecolari di fluire e attivare e disattivare i geni.

"Nel nostro sistema, abbiamo osservato che durante la generazione degli arti nell'axolotl, i tessuti più vicini al corpo sono più morbidi e crescono più velocemente dei tessuti più lontani dal corpo all'estremità di un arto, ad esempio, che sono più rigidi ."

Matrice cellulare

La conoscenza della rigidità dei tessuti potrebbe aiutare i pazienti feriti. Mentre plausibilmente tali pazienti potrebbero essere trattati con cellule staminali fornite in una matrice, le pressioni all'interno dei tessuti del paziente possono rivelarsi importanti.

"Può darsi che i tessuti e le loro cellule in diverse parti del corpo si comportino in modo diverso, anche all'interno della stessa struttura come il braccio, come la parte superiore e inferiore del braccio, ha affermato il dottor Edwards. Pertanto, nella medicina rigenerativa, dove le cellule- contenenti matrici vengono trapiantate in ferite di grandi dimensioni, tali scaffold potrebbero dover essere diversi, a seconda di dove verranno posizionati nel corpo.

Sebbene la professoressa Tanaka trascorra la maggior parte dei giorni a studiare la meccanica molecolare della riparazione dell'axolotl, anche lei prevede benefici futuri per i pazienti feriti. Ma salamandre e mammiferi si sviluppano in modo diverso.

Nei mammiferi, come noi, quando sviluppiamo per la prima volta un braccio, questo accade su piccola scala in un embrione. La salamandra è diversa. Sembra contenere una gemma capace di svilupparsi in un grosso braccio adulto.

Cellule staminali

"Non saremo in grado di chiedere a una cellula umana di farlo, perché è cablata per funzionare su scale minuscole", ha affermato il professor Tanaka. "Ma potremmo essere in grado di produrre un gruppo di cellule staminali umane che si rigenerano come un axolotl".

Questo potrebbe essere estremamente vantaggioso, ad esempio, per le persone che soffrono di ustioni estese. La riparazione di questa pelle attualmente non dà a una persona ghiandole sudoripare, follicoli piliferi e altri tipi di cellule, ma le lezioni della salamandra potrebbero renderlo possibile.

"Il ripristino di questi fibroblasti, cosa che fa l'axolotl, potrebbe essere abbastanza rilevante per una migliore guarigione di ferite molto grandi, come le ustioni", ha affermato il prof. + Esplora ulteriormente

Perché le rane non possono rigenerare gli arti perduti come gli axolotl