עין חילזון התפוח דומה באופן יוצא דופן לעין אנושית אך בשונה מעיניים אנושיות, היא יכולה לצמוח את עצמה מחדש אם היא פצועה או אפילו קטיעה. מחקרים חדשים של מכון סטרוורס למחקר רפואי ביסס את חילזון התפוחים כאורגניזם מחקר חדשני לחקר התחדשות עיניים, עם פוטנציאל להבין טוב יותר ולמצוא טיפולים בתנאי עיניים בבני אדם כמו ניוון מקולרי.
המחקר, ממעבדה של נשיא סטאוורס והקצין המדע הראשי אלחנדרו סאנצ'ס אלווארדו, דוקטורט, פורסם ב תקשורת טבע בתאריך (תאריך), מתאר מערכת חדשה לחקר התחדשות איברים חושיים בחילזון התפוח, Pomacea Canaliciulataו בהנהגתו של עמיתת המחקר לשעבר לאחר הדוקטורט אליס אקורסי, Ph.D., כיום פרופסור עוזר באוניברסיטת קליפורניה, דייוויס, גילה צוות המחקר כי לחילזון התפוח יש עיניים מורכבות מסוג המצלמה כמו בני אדם וגם פיתחו כלים כדי לשנות את הגנום שלה, וכתוצאה מכך שוטרים עם גרסאות גנים יציבים שיכולים לעזור להבחין בחוקרים טוב יותר את העבד של התחדשות.
"העיניים שלנו חשובות ביותר לתפיסת הסביבה שלנו, ובכל זאת כאשר פגום אינן מסוגלות להתאושש", אמר אקורסי.
בעיקרו של דבר לא הייתה לנו דרך לזהות פתרונות לטיפול בתנאים כמו התנוונות רשתית או פגיעה גופנית בעין. אבל לטבע יש תשובות עבורנו. כעת יש לנו מערכת ניתנת לניתוח לחקירה אילו גנים אחראים להתחדשות העיניים מסוג המצלמה. "
Alejandro Sánchez Alvarado, Ph.D., נשיא Stowers וממונה על מדע ראשי
התהליך של התחדשות עיניים של חילזון תפוחים מקטיעה לשיקום מלא מתרחש בארבעה שלבים במשך 28 יום: ריפוי פצעים, היווצרות מסת תאים מיוחדת, הופעת עדשה ורשתית, וההבשלה של כל רכיבי העיניים. מכיוון שחוליות הכוללות בני אדם יכולות לבצע רק את השלב הראשון, ריפוי פצעים, החוקרים בוחנים היכן התחדשות והתפתחות מתפשטים ומנסים לזהות באילו מתג חילונות משתמשים כדי להפעיל מחדש את התפתחות העיניים החדשה.
בחילונות תפוחים יש עיניים הדומות מבחינה אנטומית לעיני חוליות, כולל אלה בבני אדם, עם עדשה, קרנית ורשתית. החוקרים זיהו שגן נקרא PAX6-ידוע למלא תפקיד מכריע בהתפתחות עין עף חוליות ופירות-IS גם בחילונות תפוחים.
"גן מפתח השולט בהתפתחות עיניים בחוליות הוא PAX6והראינו לראשונה שחילונות חילונות של אפל לא רק יש PAX6 אבל גם שהגן הזה הוא קריטי לעיניהם להתפתח ", אמר אקורסי.
במעבדה, הצוות מיטב את טכניקת עריכת הגנים CRISPR-CAS9 עבור חלזונות תפוחים שאיפשרו להם לשבש PAX6 תפקוד גנים. קו החלזונות החדש היה בריא ועם זאת בולט חסר את עיניהם.
"היו שני רגעים גדולים שבהם הרגשתי שזה משהו שיכול להיות חשוב לכל הקהילה המדעית כולה", אמר אקורסי. "הראשון היה שגילה שעין החילזון הייתה בדיוק כמו עין אנושית. השנייה הייתה התבוננות בעוברים הזעירים האלה ללא עיניים לאחר שיבשה PAX6ולהבין שנוכל להשתמש בחילזונות כמערכת להבנת תפקוד הגנים. "
"להיות מערכת מחקר שמתחדשת עיניים, בשילוב עם היכולת לעשות גנטיקה במערכת זו היא בין המאמצים הראשונים בתולדות המדע להשיג הבנה מכניסטית של התהליכים העומדים בבסיס שחזור האיבר החושי המורכב כמו הפגיעה מעין כל הדרך להתחדשותו", אמר סאנצ'ס אלברדו.
אנגוס דייוויסון, דוקטורט, פרופסור מאוניברסיטת נוטינגהאם העיר על פוטנציאל המחקר. "בעבר, ההתקדמות בהבנת רכיכות והגנומים שלהם הייתה מוגבלת מכיוון שאין מינים ניתנים לניתוח גנטי בשימוש נרחב", אמר. "עבודה זו מציגה את הפוטנציאל של חילזון תפוחים כמערכת חדשה לחשיפת המנגנונים הגנטיים שמאחורי התפתחות הרכיכות."
עבור כל שלב של התחדשות עיניים, הצוות אסף וניתח את פעילות הגנים. ניתן להשתמש במידע זה על תזמון ביטוי הגנים כדי לצמצם את הגנים ככל הנראה המבטיחים ביותר להתחדשות העיניים.
"יש לנו עכשיו רשימה של גנים של מועמדים", אמר אסקורסי. "קדימה, אנו מתכננים לשבש את הגנים הללו כדי לבדוק אם הם נדרשים להתחדשות ופיתוח העין."
"עם קצת מאמץ, קצת כושר המצאה, והרבה התמדה, ביולוגיה שנראתה בלתי נגישה היא כבר לא חלום צינור", אמר סאנצ'ס אלווארדו. "העבודה שלנו עם חילזון אפל היא הוכחה חיובית-זה באמת אפשרי להביא משהו שהיה הרבה מעבר למה שחשבנו שאנחנו יכולים לעשות בתחום האפשרות האמיתית לקדם את הידע הביולוגי."
"זה היה סיכון גדול", אמר סאנצ'ס אלווארדו. "אבל זה עבד."
