Ugledati luč po molekularni poti

Ribe cebrice so v nasprotju z ljudmi sposobne regenerirati očesno mrežnico ob poškodbi. Posebne glija celice v njihovi mrežnici se namreč lahko preobrazijo v vse potrebne tipe živčnih celic, s tem pa zagotovijo obnovo poškodovanega tkiva in povrnitev sposobnosti vida. Znanstvena skupina s Tehniške univerze v Dresdnu je raziskala spremembe v izražanju genov na nivoju posameznih celic, ki potekajo med takšno regeneracijo. Svoje rezultate je objavila v reviji eLife.

Mrežnica je pri cebricah sestavljena iz šestih različnih tipov nevronov in posebnih glija celic, ki jih poznamo pod imenom Müllerjeve celice. Ti različni tipi celic se razvijejo iz matičnih celic mrežnice med normalnim razvojem zarodka. Matične celice še nimajo zacementirane funkcionalne identitete in se šele z vrsto sprememb preobrazijo v celični tip z določeno funkcijo. Ob poškodbi mrežnice pri odrasli cebrici se obudi mehanizem, podoben temu, ki je potekal že med razvojem zarodka. Najprej se prej omenjene Müllerjeve celice odpovejo svoji rigidni identiteti in spet postanejo identitetno fluidnejše – postanejo torej podobne matičnim celicam. Nato se, podobno kot matične celice v zarodku, preobrazijo v vse potrebne celične tipe, ki sestavljajo delujočo očesno mrežnico.

Mehanizem regeneracije torej v grobem razumemo, to grobo razumevanje pa so raziskovalci in raziskovalke v preteklosti pridobivali z analizami celičnih populacij. Raziskovalna skupina si je kot cilj zadala natančnejšo opredelitev procesa, v katerem se Müllerjeve celice ob poškodbi preobrazijo najprej v celice, podobne matičnim, ter nato v ostale celične tipe mrežnice. Podrobneje jih je zanimalo, kako se med obnovo spreminja izražanje genov. S tem namenom so uporabili metodo sekvenciranja, poznano kot sekvenciranje »single-cell«, s katero se določajo prisotne RNK molekule v posamezni celici v nekem trenutku.

Raziskovalci in raziskovalke so identificirali dve glavni molekularni poti regeneracije. Müllerjeve celice se ob poškodbi začnejo asimetrično deliti, pri čemer ena hčerinska celica ohrani svojo glija identiteto, druga pa se preobrazi v matično celico. Ta prehod se ne zgodi v času ene delitve – raziskovalci so namreč odkrili tudi celice, ki izražajo tako gene, značilne za glija celice, kot gene, značilne za matične celice. Nastale matične celice nato začnejo izražati gene v podobnem sosledju, kot se izražajo med normalnim razvojem mrežnice v zarodku. Pri tem se ohrani tudi podoben vrstni red nastanka specifičnih celičnih tipov – najprej se razvijejo ganglijske, nazadnje pa bipolarne celice mrežnice. Raziskava tako osvetljuje še en primer regeneracije, pri katerem so popravljalni mehanizmi podobni embrionalnim.