Komórki multipotencjalne pozwalają tej aktynii regenerować całe swoje ciało, nie starzejąc się.
Człowiek rozumny posiada zadziwiające zdolności regeneracyjne: rany się goją, złamania kości zrastają się, a nawet niektóre narządy mogą się odbudować po ciężkich urazach. Jednak żadne z tych biologicznych osiągnięć nie może się równać z siłą regeneracyjną skromnej rozgwiazdy (Nematostella vectensis).
Ta aktynia, zamieszkująca wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych, a także wprowadzona na zachodnie wybrzeże i południowo-wschodnią część Wielkiej Brytanii, należy do morskiego typu Cnidaria, znanego ze swojej niezwykłej zdolności do całkowitej regeneracji ciała. Do tego stopnia, że niektóre zwierzęta z tej grupy, takie jak meduza Turritopsis dohrnii , są w rzeczywistości nieśmiertelne. Dzięki tej oczywistej zdolności do przeciwstawiania się starzeniu się, organizmy te zajmują ważne miejsce w badaniach nad długowiecznością.
W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego zidentyfikowali potencjalnie niewielkie komórki multipotencjalne w szkarłatnych anemonach morskich, które w zasadzie mogą pozwolić knidariom na ciągłe czerpanie energii ze słynnego źródła młodości. U ludzi komórki macierzyste umożliwiają ograniczoną regenerację niektórych tkanek (dlatego odgrywają kluczową rolę w opracowywaniu metod odmładzania), ale u innych zwierząt obserwuje się znacznie szersze możliwości regeneracyjne, nawet na poziomie całego organizmu.
Dzięki zdolności do bezpłciowego (choć również płciowego) rozmnażania się i łatwości hodowli w warunkach laboratoryjnych, N. vectensis szybko stał się wzorcowym gatunkiem do badania „nieśmiertelnych” zdolności knidarii jako całości, stając się „organizmami modelowymi”. Chociaż naukowcy wiedzieli, że czerwona anemon morski praktycznie nie wykazuje oznak starzenia się, nie udało im się zidentyfikować komórek macierzystych odpowiedzialnych za tę nieokreśloną młodość, głównie ze względu na ich niezwykle mały rozmiar.
Ulrich Teknau z Uniwersytetu Wiedeńskiego, główny autor tego nowego badania, wraz ze swoim zespołem wykorzystał nową metodę zwaną „genomiką pojedynczych komórek” w poszukiwaniu tych brakujących komórek macierzystych. Naukowcy byli w stanie określić pochodzenie komórek macierzystych w określonych komórkach na podstawie profili transkryptomicznych, które są zbiorem transkryptów mRNA.
„Dzięki połączeniu analizy ekspresji genów w poszczególnych komórkach i transgenetyki
– powiedział w komunikacie prasowym Andreas Denner, pierwszy autor badania z Uniwersytetu Wiedeńskiego – udało nam się zidentyfikować dużą populację komórek w anemonie morskim, które tworzą zróżnicowane komórki, takie jak komórki nerwowe i gruczołowe, a zatem są kandydatami do roli multipotencjalnych komórek macierzystych”.
Grupa badawcza celowo badała wysoce konserwatywne (tj. niezmienione w procesie ewolucji) geny nanos i piwi, które są białkami regulacyjnymi uczestniczącymi w różnicowaniu komórek macierzystych, a także w gametogenezie — procesie tworzenia komórek płciowych i gamet (plemników i komórek jajowych). Kiedy zespół zmutował gen nanos2 za pomocą nożyczek genowych CRISPR, odkrył, że białko to jest niezbędne do tworzenia zarówno komórek płciowych, jak i somatycznych i prawdopodobnie pojawiło się w naturze około 600 milionów lat temu.
Teraz, gdy naukowcy mają obiecujących kandydatów do roli komórek macierzystych, przyszłe badania będą głębiej badać mechanizmy, które sprawiają, że knidaria, takie jak czerwona anemon morski, są skutecznymi wojownikami z niszczycielskim wpływem starzenia się, dotykającym prawie wszystkie inne gatunki na naszej planecie.
