Wanneer de staart van een salamander door een scherpe struik wordt afgesneden, of als het dier in een gevecht met een roofdier een arm verliest, hoeft hij enkel te wachten. In een paar weken groeit het ontbrekende lichaamsdeel zo goed als nieuw terug.
Regeneratief vermogen
Al jaren verwonderen wetenschappers zich over deze magische eigenschap van amfibieën, en vragen ze zich af of mensen op een dag in hun voetsporen zullen treden. Een recent gepubliceerd onderzoek neemt een grote stap in het begrijpen van dit fenomeen, door licht te schijnen op de biologische processen waarmee ontbrekende ledematen op de juiste plek aangroeien bij axolotls.
Retinezuur, een substantie die ook in het menselijk lichaam in overvloed aanwezig is, speelt hierbij een belangrijke rol. Nu is duidelijk geworden dat een bepaald eiwit (dat eveneens bij mensen voorkomt) de hoeveelheid retinezuur bij een wond van het dier zorgvuldig afstemt om ervoor te zorgen dat het juiste lichaamsdeel ontstaat. Tegelijkertijd is een gen verantwoordelijk voor de grootte van het te groeien aanhangsel.
We hebben nu een blauwdruk
‘Het onderzoek helpt ons begrijpen hoe het lichaam weet wat er precies terug moet groeien. Dat was lange tijd een mysterie,’ zegt James Monaghan, hoofdonderzoeker en hoogleraar biologie aan de Northeastern University in Boston (VS). Monaghan doet al tientallen jaren onderzoek naar de regeneratie van axolotls. Hoewel hij in eerste instantie sceptisch was over het idee dat mensen deze eigenschap ooit zouden overnemen, heeft het nieuwe onderzoek hem overtuigd.
‘Nu hebben we een blauwdruk, en we beschikken over de genen om een ledemaat te groeien,’ zegt hij. Met de hedendaagse gentechnologie zouden die genen aan- en uitgezet kunnen worden. ‘Ik kan me voorstellen dat we over tientallen jaren een pleister op een wond kunnen plaatsen waarmee de cellen die gewoonlijk een litteken vormen worden geprogrammeerd, zodat het juiste regeneratieprogramma wordt aangezet.’
Leestip: Bedreigde axolotl krijgt in Mexico een nieuwe kans om te overleven in het wild
Hoewel meer onderzoek nodig is, ‘is het begrijpen van de mechanismen die celgroei reguleren en beheersen een belangrijk onderdeel van toekomstige wondgenezing,’ zegt Sam Arbabi, een chirurg die patiënten met brandwonden behandelt aan de University of Washington (VS). Hij was niet betrokken bij het recente onderzoek, maar noemt de hedendaagse wondzorg een ‘ernstige teleurstelling in de geneeskunde’.
Retinezuur als sleutel tot regeneratie
Een axolotl is een roze salamander met opvallende, uitwendige kieuwen. Het dier is vernoemd naar de Azteekse vuurgod Xolotl en kwam ooit veelvuldig voor in Mexico. Ondanks hun populariteit in speelgoed en videospellen, zijn axolotls in het wild inmiddels een bedreigde diersoort.
In gevangenschap gefokte axolotls kunnen ruim tien jaar leven. Omdat ze zowel hun organen als ledematen kunnen regenereren, zijn het belangrijke laboratoriumdieren geworden. Onderzoekers begrijpen nu beter dan ooit hoe de cellen die naar de wond migreren precies weten wat nodig is.
‘Na een verwonding krijgen de cellen toegang tot de genen waarmee een arm kan worden aangegroeid. Ze kunnen het programma aanzetten waarmee de arm in eerste plaats gebouwd was,’ zegt Monaghan.
Hij ontdekte ook dat een eiwit genaamd CYP26B1 de hoeveelheid retinezuur op de plek van de wond vermindert tot het precieze niveau dat nodig is voor een specifiek lichaamsdeel. Door de hoeveelheid retinezuur weten de cellen waar ze aan bouwen, blijkt uit het onderzoek. Zo wordt onderscheid gemaakt tussen het groeien van bijvoorbeeld een arm, een hand of slechts een vinger.
Dat het eiwit niet verantwoordelijk is voor de aanmaak van retinezuur, maar voor de regulering van de hoeveelheid ervan, was volgens Monaghan een onverwachte vondst. Volgens hem is deze ontdekking een cruciale stap om een proces te begrijpen waarmee in de toekomst mogelijk ook mensen ledematen kunnen regenereren.
Kunnen mensen straks ook armen aangroeien?
Ergens in de evolutie verloren mensen en andere zoogdieren het vermogen om verloren lichaamsdelen terug te groeien. (Een uitzondering is dat de vingertoppen van pasgeboren baby’s kunnen regenereren.)
Leestip: Vreemde snuiters! Deze 7 dieren hebben een opvallend uiterlijk
Wetenschappers hopen dat dit vermogen nog ergens in onze biologie ligt opgeslagen. Zo ja, ‘dan kunnen we het leren ontgrendelen, waardoor we ons regeneratief vermogen vergroten,’ zegt Thomas Rando, directeur van het Broad Stem Cell Research Center aan de University of California (VS), die niet bij het onderzoek betrokken was.
Rando gelooft dat het onderzoek naar axolotls mogelijk voordelen met zich meebrengt voor het onderzoek naar de manipulatie van stamcellen.
‘In zoogdieren zijn er huid-stamcellen die huid maken, bot-stamcellen die bot maken en spier-stamcellen die spieren maken,’ zegt hij. Nog onbekend is hoe deze cellen meerdere soorten weefsels tegelijk kunnen maken, zoals nodig zou zijn voor het aangroeien van een been of arm. Door dit proces in amfibieën te onderzoeken, kunnen we mogelijk behandelingen ontwikkelen waarin we die acties imiteren.
Monaghan zet in op een nog directere toepassing, waarbij mensen ledematen regenereren op eenzelfde manier als zijn geliefde amfibie dat kan. Er is nu immers gebleken dat we beschikken over al het benodigde genetisch materiaal, stelt hij. Het verschil is ‘simpelweg de toegankelijkheid van de genen’.
Meer ontdekken? Krijg onbeperkt toegang tot National Geographic Premium en steun onze missie. Word vandaag nog lid!
