Salamanders arvsmassa ger ledtrådar om unik läkningsförmåga

Forskare vid Karolinska Institutet har lyckats kartlägga den spanska revbensalamanderns fullständiga genom, som är hela sex gånger större än människans. Bland de tidiga fynden finns en genfamilj som kan ge ledtrådar till salamandrarnas unika förmåga att återskapa komplexa vävnader, och även hela kroppsdelar. Studien publiceras i Nature Communications.

Det är första gången som salamanderns hela arvsmassa kartläggs, vilket kan leda till nya rön om groddjurets förmåga att återskapa såväl nervceller i hjärnan som hela kroppsdelar. Bland de första fynden finns ett stort antal kopior av en viss grupp mikroRNA-molekyler, som hos däggdjur hittas framför allt i embryonala stamceller, men även i cancerceller.

Motståndskraftiga mot tumörutveckling

– Det blir spännande att utröna hur regeneration i den vuxna organismen återaktiverar embryonala gener. Kopplingen till cancerceller är också mycket intressant, inte minst med tanke på att salamandrar är motståndskraftiga mot just tumörutveckling, säger András Simon, professor vid institutionen för cell- och molekylärbiologi på Karolinska Institutet som lett kartläggningen.

Även om den rikliga förekomsten av dessa mikroRNA-gener är unik för salamandern så kan den inte ensam förklara läkningsförmågan.

– Nu gäller det att göra funktionella studier av dessa mikroRNAn för att förstå deras roll. Troligen finns förklaringen till salamandrarnas unika läkningsförmåga i en kombination av artspecifika gener, och hur andra, evolutionärt konserverade gener orkestrerar och styr läkningsprocesserna, säger András Simon.

Först nu det har blivit möjligt

En av anledningarna till att salamandrarnas arvsmassa inte kartlagts tidigare är dess storlek. Den spanska revbensalamanderns genom är sex gånger större än människans, vilket har ställt stora krav på både teknik och metoder.

– Det är en utmaning att hantera ett så stort genom och först nu har teknologin utvecklats så mycket att det blivit möjligt. Sekvenseringen i sig tar inte så lång tid men att återskapa genomet från sekvensbitarna tar desto längre, säger András Simon.

– Vi insåg allihop hur svårt det skulle bli, men utmaningen gjorde projektet än mer spännande, berättar Ahmed Elewa, postdok vid samma institution och försteförfattare till studien.

Kan snabbt återskapa nervceller

Nu inleder forskargruppen vid Karolinska Institutet arbetet att tillsammans med andra forskare dra lärdom av salamanderns genom och testa nya idéer genom systematiska jämförelser med däggdjur.

– Redan för tio år sedan kunde vi visa att salamandrar på fyra veckor kan återskapa alla de nervceller som dör vid Parkinsons sjukdom. Nu kan vi djupdyka i de molekylära processerna bakom denna förmåga. Vi bedriver grundforskning men våra fynd kan förhoppningsvis leda till utvecklingen av nya regenerativa strategier för oss människor, säger András Simon.

Kartläggningen har genomförts i samarbete med SciLifeLab och Uppsala universitet. Den har finansierats huvudsakligen av Vetenskapsrådet, National Institutes of Health (NIH), Europeiska forskningsrådet, Cancerfonden och Wenner-Gren Stiftelserna.

Publikation

”Reading and editing the Pleurodeles waltl genome reveals novel features of tetrapod regeneration”
Ahmed Elewa, Heng Wang, Carlos Talavera-López, Alberto Joven, Gonçalo Brito, Anoop Kumar, L Shahul Hameed, May Penrad-Mobayed, Zeyu Yao, Neda Zamani, Yamen Abbas, Ilgar Abdullayev, Rickard Sandberg, Manfred Grabherr, Björn Andersson, András Simon
Nature Communications, online 22 december 2017, doi: 10.1038/s41467-017-01964-9