Kluczem do sukcesu okazał się gen, który nieprzypadkowo określono mianem Sonic hedgehog (Shh). Jest to oczywiście nawiązanie do fikcyjnej postaci humanoidalnego jeża zdolnego do osiągania niezwykłej szybkości. Na czele zespołu badawczego stanął Maxwell Serowoky, który wraz ze współpracownikami postanowił przekonać się, w jaki sposób myszy są w stanie regenerować duże fragmenty swoich żeber.
Tajemnica regeneracji mysich żeber
Naukowcy zwrócili uwagę na wzrost aktywności wspomnianego genu, który odgrywa ważną rolę w tworzeniu szkieletu u zarodków. Do tej pory nie doszukiwano się jednak jego związku z regeneracją kości u dorosłych osobników. Eksperymenty wykazały, że jest wręcz przeciwnie: Shh był bardzo ważny w gojeniu centralnego obszaru dużych fragmentów brakujących żeber. Nie brał natomiast udziału w zamykaniu drobnych złamań.
Szczegółowe ustalenia na ten temat mają dzisiaj trafić na łamy npj Regenerative Medicine. Jak wyjaśniają badacze zaangażowani w eksperyment, zebrane przez nich dowody sugerują, że regeneracja kości na dużą skalę wymaga ponownego uruchomienia embrionalnego programu rozwojowego z udziałem Shh. Z kolei mniejsze urazy goją się dzięki odrębnemu programowi naprawczemu. Niewiadomą pozostaje to, jakie czynniki wpływają na aktywność Shh w związku z rozległymi urazami, podczas gdy przy małych tak się nie dzieje.
Obserwacje prowadzone u myszy wykazały, że aktywność Shh wzrosła na krótko po poważnym urazie żebra, by później powrócić do normalnego poziomu w ciągu 5 dni. Przejściowy wzrost aktywności wydaje się warunkiem do utworzenia swego rodzaju podstawowego rusztowania, które stanowi mostek dla złamania lub urazu. Z czasem przekształca się on w kość i regeneruje brakujący fragment żebra. Kiedy naukowcy zmodyfikowali gryzonie tak, by ich organizmy nie posiadały Shh, zwierzęta nie były w stanie regenerować swoich kości.
Kluczowa rola genu Shh i komórek macierzystych
Z kolei inny inny gen, znany jako Smo, również brał udział w naprawianiu uszkodzeń, jednak jego obecność była kluczowa wyłącznie w ciągu pierwszych 5 dni tego procesu. I choć autorzy badań zakładali, że źródłem Shh są specyficzne komórki prekursorowe, to w praktyce okazało się, że źródło Shh stanowiła populacja komórek macierzystych, zwanych komórkami mezenchymalnymi. Wzrost aktywności Shh będący ich zasługą wydawał się stanowić sygnał do wezwania oddzielnej populacji komórek macierzystych, które kierowały się do miejsca urazu, aby wspomóc proces gojenia. Odpowiednia modyfikacja genomu ludzkich pacjentów mogłaby więc doprowadzić do szybszej regeneracji kości.