Dat een geamputeerde arm weer aangroeit, dat zouden wij mensen ook wel willen, maar de regeneratie van ledematen is voorbehouden aan enkele speciale diersoorten, zoals de Cladonema-kwal. Die is er zelfs bijzonder goed in: in een dag of twee kan hij een afgehakt tentakel weer laten aangroeien.
Het regenereren van weefsel is een knap kunstje dat bijvoorbeeld bepaalde salamanders en insecten ook machtig zijn. Bij hen vormt zich een blastema aan het uiteinde van hun ledematen. Dit is een klomp ongedifferentieerde cellen, die schade kunnen repareren en die aan het ontbrekende lichaamsdeel groeien. Kwallen, maar ook koralen en zeeanemonen, zijn hier heel goed in, maar het was tot nu toe een mysterie hoe ze dit cruciale blastema konden vormen.
Vermenigvuldigen
Japanse onderzoekers hebben nu ontdekt dat een soort stamcellen, die zich snel vermenigvuldigen, maar nog niet differentiëren in specifieke celtypen, op de plaats van de verwonding verschijnen en helpen om een blastema te vormen. “Deze cellen zijn anders dan de stamcellen die al in het tentakel zitten”, aldus onderzoeker Yuichiro Nakajima van de University of Tokyo. “De cellen, die specifiek op het herstel zijn gericht, dragen met name bij aan het epithelium, de dunne buitenste laag van de nieuw gevormde tentakel.”
De stamcellen
De stamcellen die al in de tentakel zitten, zijn verantwoordelijk voor de regeneratie van alle verschillende cellen, wat betekent dat ze de cellen die de kwal tijdens zijn leven nodig heeft onderhouden en repareren. Maar de speciale, zich heel snel vermenigvuldigende stamcellen die de schade repareren komen alleen tevoorschijn na een verwonding. “Samen zorgen de stamcellen en de herstelspecifieke cellen voor een snelle regeneratie van de tentakel binnen een paar dagen”, aldus Nakajima, die nog wijst op het belang van de tentakels voor de dieren: ze jagen en eten ermee.
Bijzondere ontdekking
Deze ontdekking bij de piepkleine kwal – hij is zo groot als een pinknagel – levert ook kennis op voor andere diersoorten die weefsel kunnen laten aangroeien. Hoofdonderzoeker Sosuke Fujita: “Wij hadden als doel om het mechanisme achter de blastemavorming te achterhalen met de hulp van een tentakel van de Cladonema-kwal. Die kan model staan voor andere niet-bilaterale dieren of dieren die niet bilateraal groeien tijdens de embryofase”, zegt Fujita, die uitlegt dat zijn werk mogelijk inzicht verschaft vanuit een evolutionair perspectief. Bilaterale dieren zijn tweezijdig symmetrisch, zoals dat wordt genoemd: ze hebben een duidelijke linker- en rechterkant. Bijna alle dieren behoren tot deze groep.
Salamanders zijn bijvoorbeeld bilaterale dieren die in staat zijn om hun ledematen weer te laten aangroeien. Hun poten bevatten stamcellen die zich beperken tot de specifieke behoeftes van bepaalde celtypen. Dit proces lijkt op een gelijkaardige manier te werken als de reparatiecellen die bij de kwallen zijn waargenomen.
Oorsprong onbekend
“Aangezien de reparatiespecifieke proliferatieve cellen analoog zijn aan de beperkte stamcellen in de poten van salamanders, vermoeden we dat de vorming van blastema door de herstelspecifieke cellen een algemeen kenmerk is, dat onafhankelijk is verkregen voor complexe orgaan- en ledematengeneratie tijdens de evolutie”, zegt Fujita.
De oorsprong van deze bijzondere cellen, die in het blastema zijn gevonden, is nog onduidelijk. En dat blijft vermoedelijk nog wel even zo. Volgens de onderzoekers zijn de technieken die op dit moment beschikbaar zijn, te beperkt om te verduidelijken wat de bron is van die cellen of om andere stamcelachtige cellen te identificeren. “Daarvoor is het nodig om genetische technieken te hebben die het mogelijk maken om specifieke cellijnen op te sporen en te manipuleren in Cladonema”, vertelt Nakajima.
Maar uiteindelijk moet de ontdekking en het vervolgonderzoek daarop leiden tot een verbetering van onze eigen regenererende capaciteiten.
Deze kwal is natuurlijk niet de enige bij wie er wel eens een orgaan of poot terug groeit. Zo kan de zebravis binnen een tot twee weken zijn vinnen regenereren. Bij regenwormen groeit een afgehapt deel weer aan, mits de voorkant grotendeels intact is. Muizen kunnen hun voorste vingerkootjes weer laten aangroeien. En er is zelfs een muizensoort waarbij een gat in het oor weer dichtgroeide. Maar ook de mens kent enige vorm van regeneratie: van de lever kun je 70 procent verwijderen. Binnen drie tot vier weken groeit hij dan weer aan tot de oorspronkelijke grootte.
