Forskere sekventerer det største genom til dato, opdager gener for lemmergenerering

Proteser kan være en livredder når en person mister et lem, men ville det ikke være bedre, hvis vi kunne genopdyrke den manglende del i stedet for 3D-print en? Padder, som den mexicanske salamander Axolotl, kan regenerere lemmer, og det er grunden til, at videnskabsmænd har studeret deres unikke fysiologi i mere end 150 år. Et team af videnskabsmænd i Wien gik ud over fysiologien og dykkede ned i salamanderens genetik, identificere gener involveret i genvækst af lemmervæv. Vi kan stadig være langt væk fra at vokse nye arme og ben, men denne opdagelse bringer os et skridt tættere på at forstå, hvordan denne regenerering sker på det molekylære og genetiske niveau.

Regenereringen af ​​manglende lemmer kan se ud til at være science fiction, men det er den ikke. Den mexicanske salamander Axolotl er særlig dygtig til at genopvokse kropsdele. Det kan vokse muskler, knogler og endda nerver igen inden for et par uger efter en skade. Ikke kun kan det regenerere på kommando, men det nydannede lem er en perfekt erstatning for det, der gik tabt. Utroligt nok kan salamanderen også reparere en beskadiget rygmarv eller nethindevæv, hvilket gør den til at være nær gudlignende. Det er ikke underligt, at videnskabsmænd har dyrket det i laboratoriet og studeret det med en sådan intensitet.

Ledet af forskeren Elly Tanaka arbejder holdet af videnskabsmænd, nu ved Research Institute of Molecular Pathology (IMP) i Wien, med en af ​​de største Axolotl-kolonier i verden. Mens han arbejdede på DFG-Center for Regenerative Therapies Dresden ved TU Dresden og Max Planck Institute of Molecular Cell Biology og genetik (MPI-CBG), afslørede Tanaka og hendes team nogle af de celler og molekylære veje, der styrer Axolotlens regenerering behandle. Denne opdagelse gav en dybere indsigt i, hvordan regenerering fungerer, men de havde brug for genetiske data for at udfylde hullerne.

For bedst at forstå denne regenereringsproces besluttede forskerne fra Wien at påtage sig den besværlige opgave at sekventere hele genomet af Axolotl. Indtil nu har forsøg på at sekventere hele genomet mislykkedes på grund af den svimlende størrelse af salamanderens komplekse genetiske sammensætning. Med 32 milliarder basepar er Axolotls genom ti gange større end det menneskelige genom. Ikke kun er det stort, men det indeholder også mange store gentagne sekvenser, som eksisterende sekventeringsmaskiner og genomisk analysesoftware ikke kan håndtere.

Tanaka, sammen med Michael Hiller og Gene Myers fra MPI-CBG og Siegfried Schloissnig fra Heidelberg Instituttet til teoretiske studier (HITS), var i stand til at sekvensere, samle og analysere hele genomet ved hjælp af PacBio platform. PacBio er unik, fordi den kan sekvensere en stor region af et genom i en enkelt læsning. Selv med denne højtydende sequencer tog det 72,5 millioner læsninger og brugerdefineret software udviklet i fællesskab af forskerne for at sætte alle disse data sammen.

Når genomet var samlet med succes, analyserede forskerne det og identificerede adskillige gener, der kun eksisterer i Axolotl og andre lignende padder, der kan genopvokse beskadiget lemmervæv. "Vi har nu kortet i vores hænder for at undersøge, hvordan komplicerede strukturer såsom ben kan genopdyrkes," siger IMP post-doc forsker og medforfatter Sergej Nowoshilow i en pressemeddelelse fra Max Planck Society. Det nyligt sekventerede Axolotl-genom er offentligt tilgængeligt for andre forskere at bruge i deres forskning om regenerering af lemmer og væv.

Redaktørens anbefalinger

• Forskere ønsker menneskelige forsøg til genterapi, der kan hjælpe med at bekæmpe afhængighed
• Forskere ved UC San Francisco opdager gen, der hjælper med at superlade søvnen
• Forskere forsøger at narre hjerner hos amputerede med fantomlemssyndrom

Opgrader din livsstilDigital Trends hjælper læserne med at holde styr på den hurtige teknologiske verden med alle de seneste nyheder, sjove produktanmeldelser, indsigtsfulde redaktionelle artikler og enestående smugkig.