Η βιολογία μάς έχει μάθει ότι η απόπτωση —η προγραμματισμένη «αυτοκτονία» ενός κυττάρου— είναι μονόδρομος. Μόλις ενεργοποιηθεί ο μηχανισμός, το κύτταρο διαλύεται και απομακρύνεται. Μια νέα μελέτη ερευνητών του Ινστιτούτου Weizmann δείχνει ότι αυτός ο κανόνας έχει εξαιρέσεις πολύ πιο σημαντικές απ’ όσο πίστευαν οι επιστήμονες: υπάρχουν κύτταρα που ξεκινούν τη διαδικασία θανάτου, τη διακόπτουν στη μέση, επιβιώνουν, και στη συνέχεια οδηγούν την αναδόμηση ολόκληρων ιστών που είχαν σχεδόν καταστραφεί.
Το ερώτημα που δεν είχε απαντηθεί
Το φαινόμενο ονομάζεται «αντισταθμιστικός πολλαπλασιασμός»: όταν ένας ιστός δέχεται βαριά βλάβη, τα κύτταρα που επιζούν πολλαπλασιάζονται γρήγορα για να αναπληρώσουν όσα χάθηκαν. Είναι γνωστό εδώ και δεκαετίες, αλλά κανείς δεν ήξερε ποια ακριβώς κύτταρα το πυροδοτούν ούτε πώς το καταφέρνουν.
Η ομάδα του καθηγητή Eli Arama, στο Τμήμα Μοριακής Γενετικής του Weizmann, είχε ήδη δείξει σε προηγούμενες μελέτες ότι οι κασπάσες —τα ένζυμα που κανονικά «εκτελούν» την απόπτωση— δεν χρησιμεύουν μόνο στη θανάτωση κυττάρων, αλλά συμμετέχουν και σε άλλες, ζωτικής σημασίας, βιολογικές διεργασίες. Στηριγμένος σε αυτή την υπόθεση, ο Arama θέλησε να διερευνήσει αν οι ίδιες αυτές κασπάσες κρύβονται πίσω και από την αναγέννηση ιστών.
Το πείραμα
Για να το εξετάσει αυτό, η δρ. Tslil Braun αναβίωσε ένα κλασικό πείραμα της δεκαετίας του 1970: προνύμφες φρουτόμυγας (Drosophila) εκτίθενται σε ακτινοβολία, υφίστανται εκτεταμένη βλάβη στους ιστούς τους, και μετά αναγεννούν λειτουργικά φτερά. Η ομάδα επανέλαβε το πείραμα χρησιμοποιώντας σύγχρονα εργαλεία γενετικής παρακολούθησης, ικανά να «σημαδεύουν» και να ακολουθούν μεμονωμένα κύτταρα σε πραγματικό χρόνο —κάτι αδύνατο πριν από πενήντα χρόνια.
Ψάχνοντας συγκεκριμένα κύτταρα που ενεργοποιούν την πρώτη φάση της απόπτωσης αλλά δεν πεθαίνουν, η ομάδα εντόπισε δύο νέους πληθυσμούς:
- Κύτταρα DARE — κύτταρα στα οποία ενεργοποιείται η αρχική κασπάση, χωρίς όμως να ολοκληρώνεται ο κύκλος θανάτου. Μετά την ακτινοβόληση, τα κύτταρα αυτά πολλαπλασιάστηκαν με αξιοσημείωτη ταχύτητα, αναπληρώνοντας σχεδόν το μισό του κατεστραμμένου ιστού σε μόλις 48 ώρες.
- Κύτταρα NARE — ένας δεύτερος πληθυσμός που συνέβαλε επίσης στην αναγέννηση, χωρίς όμως να έχει περάσει από το ίδιο μονοπάτι ενεργοποίησης.
Αυτό που κάνει τα κύτταρα DARE ιδιαίτερα ασυνήθιστα είναι ότι φέρουν μοριακά «σήματα» τυπικά ενός κυττάρου που πεθαίνει, παρόλο που παραμένουν πλήρως ζωντανά και λειτουργικά — σαν να έχουν πατήσει το κουμπί της αυτοκαταστροφής και μετά να το αγνόησαν.
Μια ικανότητα με δύο όψεις
Το εύρημα δεν είναι μόνο ενθαρρυντικό. Η ίδια ικανότητα που επιτρέπει σε υγιή κύτταρα να επιβιώνουν και να επιδιορθώνουν ιστό μπορεί, σύμφωνα με τους ερευνητές, να αποτελεί και μηχανισμό διαφυγής για καρκινικά κύτταρα: αν όγκοι «μάθουν» να αξιοποιούν τον ίδιο δρόμο επιβίωσης, θα μπορούσαν να αντέχουν καλύτερα σε θεραπείες όπως η ακτινοθεραπεία και να επανεμφανίζονται πιο επιθετικοί και πιο δυσκολότρεπτοι. Αυτή η υπόθεση συμφωνεί με κάτι που παρατηρείται ήδη στην κλινική πράξη —όγκοι που υποτροπιάζουν μετά από ακτινοθεραπεία τείνουν να είναι πιο ανθεκτικοί στη θεραπεία απ’ ό,τι πριν.
Τι σημαίνει για το μέλλον
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, δεν προσφέρει ακόμα κάποια άμεση θεραπεία. Χαρτογραφεί, όμως, για πρώτη φορά με τόση λεπτομέρεια το λεπτό όριο ανάμεσα σε δύο φαινομενικά αντίθετες διαδικασίες: την επούλωση και την ασθένεια. Αν οι επιστήμονες καταφέρουν να κατανοήσουν πλήρως πώς τα κύτταρα αυτά ισορροπούν ανάμεσα στην επιδιόρθωση ιστού και τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό, θα μπορούσαν ενδεχομένως να σχεδιαστούν θεραπείες που ενισχύουν την υγιή αναγέννηση χωρίς να ανοίγουν παράλληλα την πόρτα σε πιο επικίνδυνες υποτροπές καρκίνου.
Στη μελέτη συμμετείχαν επίσης οι Naama Afgin, δρ. Lena Sapozhnikov και δρ. Keren Yacobi-Sharon από το Τμήμα Μοριακής Γενετικής του Weizmann, ο δρ. Ehud Sivan από τις Βασικές Υποδομές Επιστημών Ζωής του ιδρύματος, ο καθηγητής Andreas Bergmann από το UMass Chan Medical School (Worcester, ΗΠΑ), καθώς και ο καθηγητής Luis Alberto Baena-Lopez από το Κέντρο Μοριακής Βιολογίας «Severo Ochoa» (CBM) στην Ισπανία.
Πηγή: Ινστιτούτο Weizmann