O descoperire accidentala ar putea duce la posibilitatea dezvoltarii de ochi umani in laborator

O descoperire intamplatoare ar putea “pava” drumul spre gasirea unor celule stem care mai apoi sa dezvolte ochi umani, in laborator.

In timp ce studiau dezvoltarea motilitatii la mormolocii de broasca, cercetatorii de la Universitatea din Warwick – Anglia, au descoperit o ectoenzima E-NTPDase2 (ectonucleozid-trifosfat-difosfohidrolaza) implicata in dezvoltarea ochilor. Deasemnea se pare ca ATP-ul si mai ales ADP-ul (purine primare), pe langa rolul de furnizor de energie la nivel celular, un rol important il au si in dezvoltarea ochilor. Descoperirea ar putea avea aplicatii importante in dezvoltarea studiului asupra celulelor stem.

Cercetarea mai in amanunt a acestui proces, a determinat cercetatorii sa ajunga la concluzia ca aceasta proteina “de suprafata” este, de fapt, un jucator timpuriu in procesele celulare, care duc la formarea ochilor. Cercetatorii spun ca descoperirea ar putea duce, pe viitor, la posibilitatea dezvoltarii de tesut ocular din celule stem.

“Studiul nostru prevede o descoperire clara a unor semnale, ce controleaza o carare stiuta anterior, controlul dezvoltarii ochiului, si deci ne aduce cu o treapta mai aproape de a putea sa manipulam dezvoltarea ochiului,” explica Elizabeth A. Jones, profesor la Facultatea de Biologie si co-autor al studiului publicat in Nature.

Ectonucleozid-trifosfat-difosfohidrolaza 2 (E-NTPDase2) este o ectoenzima care, impreuna cu alte enzime, din aceeasi categorie E-NTPDase1 si E-NTPDase3, este cunoscuta pentru rolul ei in degradarea compusului chimic ATP (adenozin trifosfat) in ADP (adenozin difosfat) cu scopul de a putea trimite mesaje celulelor pentru a-si schimba anumiti parametri ai sintezei proteice. Functia primara a ATP-ului este de furnizor energetic la nivel celular, dar, in anumite situatii, o foarte mica cantitate este secretata in spatiul intercelular, unde se opreste pe un vecin pentru a induce raspunsuri particulare si modulatii. Atat ATP, cat si ADP, cunoscuti ca purine primare, pot transmite anumite semnale celulelor astfel incat sa-si modifice dezvoltarea. Cercetatorii au descoperit ca atunci cand nivelul de E-NTPDase2 crestea, in embrionii de mormoloc, care sunt alcatuiti din doar opt celule, parti ale ochilor se formau, nu numai la nivelul capului amfibienilor, dar si la nivelul altor tesuturi din corp, inclusiv la nivelul cozii. Cantitati infime de ATP sunt eliberate in spatiul extracelular, in mare parte de catre celulele de la nivelul capului, unde se presupune ca ochii ar trebui sa se formeze. Jones subliniaza ca exista momente temporare distinctive, cand alte celule din corp ar putea “expulza” mici cantitati de ATP, care in prezenta E-NTPDase2 pot duce la formarea de tesut ocular.

De-a lungul mai multor runde de cercetari, care au constat in marirea si micsorarea anumitor substante chimice, precum si in decodarea rolurilor anumitor gene care codifica proteine ce regleaza dezvoltarea ochilor (numite factori transcriptori ale zonei ochiului – eye field transcription factors), cercetatorii au determinat ca E-NTPDase2 (deci nu si E-NTPDase1 sau 3) este singura ectoenzima care este implicata in formarea ochilor. Mai mult, ei au determinat ca enzima trebuie sa actioneze devreme in drumul ce duce la dezvoltarea ochilor. Dupa ce transforma ATP-ul in ADP, concentratia celui din urma in afara celulei creste, si derivatul purinic se poate lega de un receptor purinic numit P2Y1.

“Activarea acestui receptor purinic, duce la pornirea actiunii factorilor transcriptici ai zonei ochiului,” spune Jones. “Nu stim inca mecanismul implicat intre drumul de la receptor si activarea genelor, iar acesta este un domeniu ce poate fi cercetat in viitor.”

Jones si colegii sai cred ca drumul dezvoltarii ochilor la broaste si oameni este asemanator. Erori la nivelul cromozomului 9 unde se afla gena care codifica E-NTPDase2, duce la aparitia de probleme la nivelul ochilor si al creierului, cum ar fi microftalmia – ochi mici. Asta inseamna ca acest drum ar putea duce la creerea “unui ochi intr-o farfurie.”

“Aceasta descoperire ar putea avea aplicatii interesante pentru domeniul celulelor stem”, spune Richard Lang, profesor de biologie la Centrul de Cercetari din Spitalul de Copii din Cincinnati. “Actiunea semnalizatoare a purinelor in inducerea dezvoltarii ochilor, ar putea fi un instrument util pentru cultura diferitelor tipuri de celule de la nivelul ochilor,” spune Lang.