Kako sićušna morska životinjica tijekom svog života proizvodi neograničeni broj jajašaca i spermija

Istraživanje Hydractinije - Hydractinia simbiolongicarpus, koje provodi Nacionalni institut za istraživanje ljudskog genoma (NHGRI), moglo bi donijeti nova saznanja o ljudskom reproduktivnom sustavu.

Malo poznato i istraženo morsko stvorenje, koje živi u oceanima, inače najčešće pronađeno kako raste na školjkama rakova pustinjaka, ima rijetku sposobnost. Ono naime, može proizvesti neograničen broj jajašaca i spermija tijekom svog života.

Ova životinja, nazvana Hydractinia, proizvodi zametne stanice, koje su prekursori jajašaca i spermija, bez prestanka, neograničeno, tijekom svog života. Proučavanje ove jedinstvene sposobnosti moglo bi pružiti i uvid u razvoj ljudskog reproduktivnog sustava i reproduktivnih stanja kao što su razne reproduktivne bolesti kod ljudi.

Iako je Hydractinia fiziološki različita od ljudi, njezin genom sadrži iznenađujuće velik broj gena.

- Sekvenciranjem i proučavanjem genoma jednostavnijih organizama kojima je lakše manipulirati u laboratoriju, uspjeli smo dobiti važne uvide u biologiju na kojoj se temelji određivanje sudbine zametnih stanica - saznanje koje nam u konačnici može pomoći da bolje razumijemo procese na kojima se temelje reproduktivni poremećaji kod ljudi - objašnjava dr. Andy Baxevanis, direktor Odjela za računalnu genomiku Nacionalnog instituta za istraživanje ljudskog genoma (NHGRI) i koautor rada. NHGRI je dio Nacionalnog instituta za zdravlje.

U studiji objavljenoj u časopisu Science, suradnici na NHGRI-ju, Nacionalnom sveučilištu Irske, Galwayu i Whitney laboratoriju za morsku bioznanost na Sveučilištu Florida, izvijestili su da aktivacija gena Tfap2 u odraslim matičnim stanicama u Hydractiniji može pretvoriti te stanice u zametne stanice u ciklusu koji se može beskrajno ponavljati.

Za usporedbu, ljudi i većina drugih sisavaca generiraju određeni broj zametnih stanica samo jednom u životu. Stoga se takve vrste jajašaca i spermija iz unaprijed određenog broja zametnih stanica mogu formirati tijekom dugog vremenskog razdoblja, ali je njihova količina ograničena. Međunarodni tim znanstvenika proučavao je genom Hydractinije kako bi shvatio kako uopće dolazi do ove posebne reproduktivne sposobnosti.

Hydractinija živi u kolonijama i usko je povezana s meduzama i koraljima. Iako je fiziološki različita od ljudi, njezin genom sadrži iznenađujuće velik broj gena koji su slični ljudskima, što ju čini korisnim životinjskim modelom za proučavanje pitanja vezanih uz ljudsku biologiju i zdravlje.

Kolonije Hydractinije imaju hranidbene polipe i spolne polipe kao dio svoje anatomije. Specijalizirani seksualni polipi proizvode jajašca i spermu, što ih čini funkcionalno sličnim genomima sisavaca.

Tijekom ljudskog embrionalnog razvoja, izdvojen je mali bazen zametnih stanica, a svi spermiji ili jajašca koje ljudi proizvode tijekom svog života potomci su onih izvornih nekoliko zametnih stanica. Njihov gubitak, iz bilo kojeg razloga, rezultira sterilnošću, jer ljudi nemaju sposobnost nadopunjavanja svog izvornog bazena zametnih stanica.

U zasebnoj studiji, dr. Baxevanis s NHGRI i dr. Christine Schnitzler iz Whitney Laba završili su prvo sekvenciranje genoma Hydractinije. U ovoj studiji koristili su ove informacije kako bi ispitali zašto postoje tako izražene razlike u reproduktivnoj sposobnosti između jednog od naših najudaljenijih životinjskih rođaka i nas samih.

- Posjedovanje ove vrste visokokvalitetnih podataka o sekvenci cijelog genoma omogućilo nam je da brzo suzimo potragu za specifičnim genom ili genima koji odgovaraju Hydractinijinim matičnim stanicama koje postaju zametne stanice - rekao je dr. Baxevanis.

Znanstvenici su usporedili ponašanje gena u hranidbenim i spolnim strukturama Hydractinije. Otkrili su da je gen Tfap2 mnogo aktivniji u spolnim polipima nego u hranidbenim polipima i kod muškaraca i kod žena. To je bio trag koji je otkrio da bi gen mogao biti ovoliko važan u stvaranju zametnih stanica.

Znanstvenici su također željeli znati utječe li Tfap2 na određene stanice kako bi se pretvorile u zametne stanice. Njihova analiza otkrila je da Tfap2 uzrokuje da se odrasle matične stanice u Hydractiniji pretvore u zametne stanice.

Zanimljivo je da gen Tfap2 također regulira proizvodnju zametnih stanica kod ljudi, osim što je uključen u bezbroj drugih procesa. Međutim, kod ljudi su zametne stanice odvojene od stanica koje nisu zametne i to rano u razvoju. Ipak, unatoč velikoj evolucijskoj udaljenosti između Hydractinije i ljudi, oboje dijele ključni gen koji mijenja matične stanice u zametne stanice.

Ovo priopćenje za javnost opisuje osnovni nalaz istraživanja. Osnovna istraživanja povećavaju naše razumijevanje ljudskog ponašanja i biologije, što je temelj za unapređenje novih i boljih načina prevencije, dijagnosticiranja i liječenja bolesti. Znanost je nepredvidiv i inkrementalan proces - svako se napredovanje istraživanja nadovezuje na prošla otkrića, često na neočekivane načine. Većina kliničkih dostignuća ne bi bila moguća bez znanja o temeljnim osnovnim istraživanjima, piše National Human Genome Research Institute.

I.B.