I ricercatori stanno prendendo spunto dalla salamandra a sangue freddo per capire come gli esseri umani potrebbero essere in grado di far ricrescere gli arti. Guarda altre foto di anfibi. L'armatura militare americana è progettata meglio che mai per proteggere i soldati sul campo di battaglia dall'essere uccisi. Sebbene ciò abbia drasticamente ridotto il numero di vittime dei soldati statunitensi nelle guerre in Iraq e Afghanistan, migliaia di soldati stanno tornando negli Stati Uniti con gravi ustioni, arti mancanti e altre ferite debilitanti. Per migliorare le opzioni di trattamento per i veterani, il Pentagono ha recentemente annunciato il suo piano di destinare 250 milioni di dollari alla ricerca sulla rigenerazione della pelle, delle orecchie e dei muscoli umani per i soldati feriti [fonte:Reuters]. Parte di quel finanziamento istituirà anche l'Istituto di medicina rigenerativa delle forze armate che si concentrerà, tra le altre cose, sulla rigenerazione degli arti umani.
La rigenerazione degli arti non significa far crescere braccia e gambe in provetta; invece, significa che una persona farebbe effettivamente ricrescere un arto. Le prove scientifiche indicano che gli esseri umani hanno il potenziale per la rigenerazione degli arti nei nostri geni, ma quei geni sono dormienti nei nostri corpi [fonte:Kotulak]. Gli embrioni umani, ad esempio, possono far ricrescere i germogli degli arti nell'utero [fonte:Muneoka, Han e Gardiner]. E un uomo a Cincinnati, Ohio, ha fatto ricrescere un polpastrello dopo averlo tagliato accidentalmente nel 2005. Ma quando perdi un intero arto, il corpo reagisce coprendo il sito della ferita con uno spesso tessuto cicatriziale per proteggersi dalle infezioni.
Per capire come potremmo essere in grado di riaccendere quel potenziale genetico per la rigenerazione degli arti, i ricercatori stanno iniziando in piccolo, con i topi. Ma non devono lavorare interamente da zero per rintracciare come un organismo potrebbe far ricrescere qualcosa. Stanno guardando alla salamandra come loro modello.
Le salamandre fanno parte della famiglia degli anfibi, i cui membri sono a sangue freddo e hanno una copertura cutanea aggiuntiva di piume o pelliccia. Diverse specie di salamandre sono terrestri o acquatiche e sono gli unici anfibi con la coda. Nel caso perdano quella preziosa coda, le salamandre possono farla ricrescere. Sono l'ordine più alto di animali in grado di rigenerare parti del corpo, comprese la coda, la mascella superiore e inferiore, gli occhi e il cuore.
In che modo questa creatura relativamente semplice esegue un trucco magico anatomico in stile fantascientifico?
Le salamandre fanno ricrescere parti del corpo dai fibroblasti. Se una salamandra entra in combattimento, può cedere la coda al nemico come meccanismo di difesa. Dopotutto, in poche settimane, può farne crescere uno nuovo. Questo è un processo piuttosto complesso, ma in poche parole, la rigenerazione comporta il rimescolamento delle cellule nel sito della ferita e l'assegnazione di una nuova specializzazione.
Nelle prime ore dopo che una parte del corpo è stata strappata via, le cellule epidermiche della salamandra nell'area migrano per coprire la carne aperta. Quello strato di cellule si ispessisce gradualmente nei giorni successivi, formando il cappuccio epiteliale apicale [fonte:Muneoka, Han e Gardiner]. Le cellule all'interno dei tessuti della salamandra chiamate fibroblasti si radunano anche sotto quella copertura epidermica. I fibroblasti sono indifferenziati, il che significa che sono liberi di diventare più tipi di cellule, a seconda di quale parte del corpo deve essere sostituita.
Dopo quella fase iniziale, il blastema si sviluppa dalla massa di fibroblasti; il blastema alla fine diventerà la parte del corpo sostitutiva. I ricercatori hanno recentemente scoperto che l'espressione di una proteina chiamata nAG avvia la crescita del blastema [fonte:Kumar et al]. Il blastema è una specie di massa di cellule staminali umane in quanto ha il potenziale per crescere in vari arti, organi e tessuti. Ma come fa il corpo della salamandra a sapere cosa deve essere sostituito? La codifica genetica nel blastema contiene una memoria posizionale sulla posizione e sul tipo di parte del corpo mancante. Tali dati sono archiviati nei geni Hox nelle cellule dei fibroblasti [fonte:Muneoka, Han e Gardiner].
Mentre ciò accade, i capillari e i vasi sanguigni si stanno rigenerando nel blastema. Quando le cellule del blastema si dividono e si moltiplicano, la massa risultante diventa una gemma di cellule indifferenziate. Affinché quel tumulo diventi un arto, una coda o un'altra parte del corpo a tutti gli effetti, deve ricevere stimolazione dai nervi [fonte:Kumar et al]. Tuttavia, quando le salamandre lasciano cadere la coda, perdono non solo la carne ma anche i nervi. Ciò significa che la rigenerazione degli assoni nervosi sta avvenendo nel sito della ferita in tandem con la rigenerazione di tessuti, ossa e muscoli.
Da lì, le cellule si differenziano e creano la parte del corpo appropriata. Come parte di quella memoria posizionale nelle cellule dei fibroblasti, il blastema sa crescere nella sequenza corretta per evitare una rigenerazione difettosa. Ad esempio, se una salamandra perde un piede alla caviglia, il blastema si svilupperà verso l'esterno per formare un piede invece di un'intera gamba.
Con la salamandra come progetto, gli scienziati sperano di progettare un giorno blastemi da cellule umane. Fino ad allora, i nostri amici anfibi sono ancora i rigeneratori regnanti del regno animale.
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