นักวิทยาศาสตร์จัดลำดับจีโนมที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบัน ค้นพบยีนสำหรับการฟื้นฟูแขนขา

ขาเทียม สามารถช่วยชีวิตได้ เมื่อคนเราสูญเสียแขนขาไปแต่จะดีกว่าไหมถ้าเราสามารถปลูกส่วนที่ขาดหายไปนั้นขึ้นมาใหม่แทน การพิมพ์ 3 มิติ? สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เช่น ซาลาแมนเดอร์แอกโซลอเติลเม็กซิกัน สามารถสร้างแขนขาขึ้นมาใหม่ได้ และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมนักวิทยาศาสตร์จึงศึกษาสรีรวิทยาที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกมันมานานกว่า 150 ปี ทีมนักวิทยาศาสตร์ในกรุงเวียนนาทำมากกว่าแค่สรีรวิทยาและเจาะลึกถึงพันธุกรรมของซาลาแมนเดอร์ การระบุยีน เกี่ยวข้องกับการงอกใหม่ของเนื้อเยื่อแขนขา เราอาจยังห่างไกลจากการเติบโตแขนและขาใหม่ๆ แต่การค้นพบนี้ทำให้เราเข้าใกล้ความเข้าใจมากขึ้นว่าการฟื้นฟูนี้เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลและพันธุกรรมได้อย่างไร

การงอกใหม่ของแขนขาที่หายไปอาจดูเหมือนเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ไม่ใช่ Axolotl ซาลาแมนเดอร์เม็กซิกันเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในเรื่องการเจริญเติบโตของส่วนต่างๆ ของร่างกาย สามารถปลูกกล้ามเนื้อ กระดูก และแม้แต่เส้นประสาทได้ภายในไม่กี่สัปดาห์หลังได้รับบาดเจ็บ ไม่เพียงแต่สามารถงอกใหม่ได้ตามคำสั่งเท่านั้น แต่แขนขาที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่ยังทดแทนแขนขาที่สูญเสียไปอย่างสมบูรณ์แบบอีกด้วย น่าเหลือเชื่อที่ซาลาแมนเดอร์ยังสามารถซ่อมแซมไขสันหลังหรือเนื้อเยื่อจอประสาทตาที่เสียหายได้ ทำให้มีความสามารถใกล้เคียงพระเจ้า ไม่น่าแปลกใจเลยที่นักวิทยาศาสตร์ได้ปลูกฝังมันในห้องทดลองและศึกษามันอย่างจริงจังขนาดนี้

นำโดยนักวิจัย Elly Tanaka ซึ่งเป็นทีมนักวิทยาศาสตร์ ปัจจุบันอยู่ที่สถาบันวิจัยพยาธิวิทยาระดับโมเลกุล (IMP) ในกรุงเวียนนา ทำงานร่วมกับหนึ่งในอาณานิคม Axolotl ที่ใหญ่ที่สุดในโลก ขณะทำงานที่ DFG-Center for Regenerative Therapies Dresden ที่ TU Dresden และ Max Planck Institute of Molecular Cell Biology และพันธุศาสตร์ (MPI-CBG) ทานากะและทีมงานของเธอได้ค้นพบเซลล์และวิถีทางโมเลกุลบางส่วนที่ควบคุมการงอกใหม่ของ Axolotl กระบวนการ. การค้นพบนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการฟื้นฟู แต่พวกเขาต้องการข้อมูลทางพันธุกรรมเพื่อเติมเต็มช่องว่าง

เพื่อให้เข้าใจกระบวนการฟื้นฟูนี้ได้ดีที่สุด นักวิทยาศาสตร์ชาวเวียนนาจึงตัดสินใจทำงานที่ยากลำบากในการจัดลำดับจีโนมทั้งหมดของ Axolotl จนถึงขณะนี้ ความพยายามที่จะจัดลำดับจีโนมที่สมบูรณ์ล้มเหลวเนื่องจากขนาดที่ใหญ่โตของโครงสร้างทางพันธุกรรมที่ซับซ้อนของซาลาแมนเดอร์ ด้วยคู่เบส 32 พันล้านคู่ จีโนมของ Axolotl จึงมีขนาดใหญ่กว่าจีโนมมนุษย์ถึงสิบเท่า ไม่เพียงแต่มีขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังประกอบด้วยลำดับการทำซ้ำขนาดใหญ่จำนวนมาก ซึ่งเครื่องหาลำดับและซอฟต์แวร์การวิเคราะห์จีโนมที่มีอยู่ไม่สามารถจัดการได้

Tanaka พร้อมด้วย Michael Hiller และ Gene Myers จาก MPI-CBG และ Siegfried Schloissnig จากสถาบัน Heidelberg สำหรับการศึกษาเชิงทฤษฎี (HITS) สามารถจัดลำดับ ประกอบ และวิเคราะห์จีโนมทั้งหมดได้โดยใช้ PacBio แพลตฟอร์ม. PacBio มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวเนื่องจากสามารถจัดลำดับขอบเขตอันกว้างใหญ่ของจีโนมได้ในการอ่านครั้งเดียว แม้ว่าจะมีเครื่องซีเควนเซอร์ประสิทธิภาพสูงนี้ แต่ก็ยังต้องใช้เวลาในการอ่านถึง 72.5 ล้านครั้งและซอฟต์แวร์แบบกำหนดเองที่นักวิจัยพัฒนาขึ้นร่วมกันเพื่อรวมข้อมูลทั้งหมดนี้เข้าด้วยกัน

เมื่อประกอบจีโนมได้สำเร็จ นักวิทยาศาสตร์ก็วิเคราะห์และระบุยีนหลายยีนที่มีอยู่ในแอกโซลอเติลเท่านั้นและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำอื่น ๆ ที่คล้ายกันที่สามารถเติบโตเนื้อเยื่อแขนขาที่เสียหายได้อีกครั้ง “ตอนนี้เรามีแผนที่อยู่ในมือแล้วเพื่อตรวจสอบว่าโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น ขาสามารถเติบโตได้อย่างไร” นักวิจัยหลังปริญญาเอกของ IMP และผู้ร่วมเขียน Sergej Nowoshilow กล่าว ข่าวประชาสัมพันธ์ จากสมาคมมักซ์พลังค์ จีโนมของ Axolotl ที่เพิ่งจัดลำดับใหม่นี้เผยแพร่สู่สาธารณะเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ นำไปใช้ในการวิจัยเกี่ยวกับการฟื้นฟูแขนขาและเนื้อเยื่อ

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• นักวิทยาศาสตร์ต้องการการทดลองยีนบำบัดในมนุษย์ซึ่งสามารถช่วยต่อสู้กับการติดยาได้
• นักวิทยาศาสตร์ที่ UC San Francisco ค้นพบยีนที่ช่วยเพิ่มพลังการนอนหลับ
• นักวิทยาศาสตร์พยายามหลอกสมองของผู้พิการด้วยอาการ phantom limb syndrome

อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร