Przełom z udziałem ślimaka jabłkowego – możliwa droga do terapii chorób oczu

Oko ślimaka jabłkowego jest niezwykle podobne do ludzkiego, ale ma przewagę, której my możemy tylko pozazdrościć – potrafi się w pełni zregenerować po uszkodzeniu lub amputacji. Badacze z Instytutu Badań Medycznych Stowersa dowiedli, że ten gatunek może stać się nowym modelem do badań nad naprawą narządów zmysłów. Odkrycie, opublikowane w Nature Communications, może pomóc w opracowaniu terapii m.in. zwyrodnienia plamki żółtej.

Zespół pod kierownictwem dr Alejandro Sáncheza Alvarado, prezesa i dyrektora naukowego Instytutu Badań Medycznych Stowersa, opisał w Nature Communications niezwykłe zdolności ślimaka jabłkowego (Pomacea canaliculata). Ten mięczak ma oczy o budowie przypominającej kamerę – z soczewką, rogówką i siatkówką – niemal identyczne jak u kręgowców, w tym ludzi. Różnica jest zasadnicza: w przypadku urazu ślimak potrafi odtworzyć cały narząd.

Proces odbudowy oka u ślimaka trwa 28 dni i przebiega w czterech krokach: od gojenia rany, przez powstanie masy komórkowej, tworzenie soczewki i siatkówki, aż po dojrzewanie wszystkich struktur.

U kręgowców, w tym u człowieka, zachodzi jedynie pierwszy etap – gojenie ran. Badacze chcą zrozumieć, na jakim etapie drogi ślimaka i kręgowca się rozchodzą oraz jakie mechanizmy pozwalają mięczakom „przełączyć” organizm w tryb pełnej regeneracji.

Kluczowym odkryciem było potwierdzenie obecności genu pax6 u ślimaka jabłkowego. To gen znany z rozwoju oczu u kręgowców i muchy owocowej.

Dzięki zoptymalizowaniu technologii CRISPR-Cas9 naukowcy wyłączyli działanie tego genu u ślimaków. Nowo powstała linia zwierząt była zdrowa, ale… całkowicie pozbawiona oczu.

Eksperci podkreślają, że do tej pory w badaniach nad mięczakami brakowało gatunku, który można by łatwo modyfikować genetycznie.

Co to jest ślimak jabłkowy?

Ślimak jabłkowy (Pomacea canaliculata) to duży, wodny mięczak pochodzący z Ameryki Południowej, zaliczany do rodziny Ampullariidae. Charakteryzuje się kulistą muszlą i zdolnością do życia zarówno w wodzie, jak i w środowisku wilgotnym. Gatunek ten jest znany ze swojej niezwykłej zdolności regeneracyjnej, szczególnie w odniesieniu do oczu. W badaniach naukowych odkryto, że ślimak jabłkowy potrafi odtworzyć złożone struktury oka, takie jak rogówka, soczewka czy siatkówka, w zaledwie kilka tygodni. Ta zdolność sprawia, że stał się nowym modelem do badań nad regeneracją narządów zmysłów i potencjalnym kluczem do opracowania terapii chorób oczu u ludzi.

Dlaczego ślimaki jabłkowe są nielegalne?

Ślimaki jabłkowe uznawane są za inwazyjny gatunek w wielu częściach świata, w tym w Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych. Ich obecność stanowi poważne zagrożenie dla rolnictwa, ponieważ zjadają ryż i inne uprawy wodne, powodując ogromne straty gospodarcze. Ponadto mogą przenosić pasożyty niebezpieczne dla ludzi i zwierząt. Z tego powodu ich hodowla, sprzedaż i transport są zakazane w wielu krajach. Regulacje prawne mają na celu ochronę ekosystemów przed degradacją i zapobieganie dalszemu rozprzestrzenianiu się tego gatunku, który bardzo szybko się rozmnaża i trudno go kontrolować w środowisku naturalnym.

Czy ślimaki czują ból?

Ślimaki mają układ nerwowy znacznie prostszy niż kręgowce, jednak badania wskazują, że są zdolne do odczuwania bodźców nieprzyjemnych, które można interpretować jako ból. Posiadają receptory reagujące na uszkodzenia i reagują na nie unikaniem, skurczem ciała czy wycofaniem czułków. Choć nie ma dowodów, że przeżywają ból w takim sensie emocjonalnym, jak ludzie czy ssaki, ich reakcje sugerują zdolność do unikania szkodliwych bodźców. Dlatego coraz częściej postuluje się, aby traktować je z ostrożnością w kontekście etycznym, szczególnie w hodowli czy badaniach laboratoryjnych.

Ile żyje ślimak bez muszli?

Muszla ślimaka nie jest wyłącznie „domem”, ale integralną częścią jego ciała, pełniącą rolę ochronną i wspierającą równowagę wapniową. Jeśli ślimak utraci muszlę na skutek urazu, jego szanse przeżycia są znikome. Bez muszli ciało staje się narażone na odwodnienie, infekcje i ataki drapieżników. W praktyce ślimak bez muszli żyje najwyżej kilka dni, a często umiera niemal natychmiast. Nie istnieje żaden sposób, aby ślimak „odbudował” utraconą muszlę, choć uszkodzenia jej powierzchni mogą częściowo się regenerować, jeśli zwierzę otrzymuje odpowiednią ilość wapnia.

Jak ślimaki jabłkowe regenerują oczy?

Ślimaki jabłkowe mają niezwykłą zdolność pełnej regeneracji oczu po urazie czy amputacji. Proces ten trwa około 28 dni i przebiega w czterech etapach: najpierw następuje gojenie rany, następnie formowanie masy komórkowej, później rozwój soczewki i siatkówki, a na końcu dojrzewanie wszystkich struktur. Regeneracja obejmuje odtworzenie złożonych tkanek i funkcji wzrokowych, co czyni ten gatunek unikalnym modelem do badań nad procesami naprawczymi w organizmach zwierząt i potencjalnie u ludzi.

Jakie znaczenie ma gen Pax6 w rozwoju oka?

Gen Pax6 to kluczowy regulator rozwoju oka zarówno u ślimaków jabłkowych, jak i u ludzi. W badaniach z zastosowaniem techniki CRISPR-Cas9 wykazano, że jego wyłączenie u ślimaków prowadzi do całkowitego braku oczu. To potwierdza fundamentalną rolę Pax6 w powstawaniu i regeneracji narządu wzroku. Zrozumienie działania tego genu u ślimaków może dostarczyć nowych wskazówek w terapii chorób oczu u ludzi, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej czy wrodzone wady rozwojowe siatkówki.

Dlaczego ślimaki jabłkowe mogą być modelem w medycynie?

Ślimaki jabłkowe są genetycznie modyfikowalne i posiadają zdolności regeneracyjne, które nie występują u ssaków. Dzięki temu stanowią doskonały model do badań nad procesami naprawy narządów zmysłów. Naukowcy widzą w nich szansę na lepsze zrozumienie, jak można stymulować regenerację oka u ludzi. W szczególności badania nad ich genami i mechanizmami komórkowymi mogą doprowadzić do opracowania nowych terapii dla pacjentów cierpiących na choroby degeneracyjne siatkówki i inne poważne schorzenia wzroku.

Czy badania nad ślimakiem jabłkowym mogą pomóc ludziom?

Tak, badania nad ślimakiem jabłkowym otwierają nowe perspektywy w medycynie regeneracyjnej. Zdolność do pełnej regeneracji oczu w krótkim czasie może stać się inspiracją dla opracowania terapii przywracających wzrok u osób z chorobami siatkówki czy plamki żółtej. Analiza działania genu Pax6 oraz procesów komórkowych zachodzących u ślimaków może pozwolić na stworzenie metod aktywacji podobnych mechanizmów u ludzi. Choć droga do praktycznych zastosowań jest jeszcze długa, te odkrycia stanowią przełom w biologii rozwoju i dają nadzieję pacjentom.