Em seus artigo publicado recentemente Em Evolution & Growth, Vanessa Spieß, Rannyele P. Ribeiro e colegas exploram as habilidades regenerativas do verme marinho segmentado Syllis Malaquini. Sua pesquisa revela que um pequeno pedaço desse minúsculo verme pode regenerar todo o seu corpo formando um indivíduo totalmente novo. Agora, o co-primeiro e co-correspondente, Rannyele P. Ribeiro, oferece idéias por trás dessa descoberta fascinante.
Como o projeto começou?
Durante meu doutorado, supervisionado pelo Dr. M. Teresa Aguado, professor da Universidade de Gottingen, descobri uma nova espécie de verme segmentado, Syllis Malaquinimorando em um aquário. Esse verme possui um corpo segmentado, o que significa que, entre a cabeça e a cauda, existe um tronco formado por unidades corporais repetidas chamadas segmentos. O porta -malas do verme também possui um tubo digestivo regionalizado, com regiões anteriores e intestinais. Minha tese caracterizou a dinâmica morfológica e celular de S. Malaquini regeneração, mostrando que o verme poderia restaurar a parte do corpo ausente após a amputação de metade do seu corpo1. Isso significa dividir um verme em dois pedaços, gera dois novos vermes que são clones um do outro. Esse avanço revelou um desafio crítico de pesquisa: identificando o menor fragmento corporal que mantém o potencial de regeneração de corpo inteiro. Para responder a essa pergunta, a estudante de mestre Vanessa Spieß conduziu muitas experiências que isolam fragmentos corporais com diferentes números de segmento e de diferentes regiões intestinais ao longo do eixo antero-posterior do worm. Naquela época, fiz a transição para fazer minha pesquisa de pós -doutorado com o Dr. Duygu Özpolat, professor assistente da Universidade de Washington em St. Louis. No entanto, continuei a colaborar com Vanessa Spieß e Dr. Aguado para analisar e interpretar os dados adquiridos, culminando no artigo publicado recentemente em evolução e desenvolvimento2.
Por que você escolheu Syllis Malaquini Como seu organismo de pesquisa?
Syllis Malaquini foi descoberto de acordo com a realização de experimentos para investigar a regeneração em vermes segmentados coletados de um aquário localizado na Universidade de Leipzig, Alemanha3. Enquanto trabalhava com o que se pensava ser Typosyllis AntoniObservei uma capacidade inesperada de regenerar o corpo anterior, do qual T. Antoni é incapaz4,5. Esta observação levou a um exame cuidadoso da morfologia e da sequência de DNA de meus vermes experimentais, revelando uma nova espécie que nomeamos S. Malaquini. Esta espécie me surpreendeu de várias maneiras. Durante um experimento, cultivei com sucesso vários fragmentos de um único indivíduo em uma placa de Petri, com cada fragmento se regenerando em um clone completo, multiplicando a cultura de vermes. Essa capacidade surpreendente sugere uma forma de quase imortalidade por regeneração contínua e auto-conflito. Eu acho que seus mecanismos regenerativos provavelmente dependem de mecanismos poderosos que mantêm a saúde celular e a capacidade proliferativa. Portanto, esse verme é um excelente modelo para estudar não apenas a regeneração de corpo inteiro, mas também os mecanismos fundamentais da manutenção da integridade celular.
Você pode resumir as principais descobertas do artigo em um parágrafo?
Nossa pesquisa revelou o tamanho mínimo do corpo para a regeneração de corpo inteiro em Syllis Malaquiniavaliando o sucesso e o fracasso regenerativos. Não apenas confirmamos a notável capacidade regenerativa do verme, mas também demonstramos sua capacidade de alcançar a regeneração de todo o corpo de fragmentos extremamente pequenos do tronco, especificamente da região intestinal. Descobrimos que, embora um pedaço de tronco com apenas dois segmentos (com cerca de 300 μm de comprimento) possa iniciar a regeneração da cabeça e da cauda, ele não pode restaurar o corpo inteiro. No entanto, um fragmento com três segmentos pode regenerar com sucesso um novo indivíduo (Fig. 1). A pesquisa também descobriu que a capacidade regenerativa varia dependendo da região intestinal, com fragmentos do anteriguimento sendo menos regenerativos do que os da região intestinal. Essa descoberta abre novos caminhos para entender a influência das regiões intestinais na regeneração bem -sucedida em organismos segmentados.
Houve outros resultados e desafios inesperados, especialmente associados ao trabalho com um organismo de pesquisa não modelo?
Trabalhando com Syllis Malaquini Apresentou desafios únicos, particularmente no controle da reprodução sexual, o que dificultou nossa capacidade de realizar transgenesia e edição de genoma. Embora mantenhamos com sucesso a reprodução assexual nos aquários, a falta de controle sobre a produção de ovos e embriões limita a tracabilidade genética nessa espécie, pois a geração de vermes segmentados transgênicos normalmente depende de técnicas de injeção de ovos. Para superar esses obstáculos, atualmente estou desenvolvendo sistemas de knockdown de genes usando RNAi em vermes segmentados. Esta abordagem oferece uma avenida promissora para investigar a base molecular de S. Malaquini ‘S Capacidade regenerativa, apesar das limitações nas técnicas tradicionais de edição genética. Ao adaptar e refinar esses métodos, pretendemos desbloquear novas idéias sobre os mecanismos subjacentes à regeneração do corpo inteiro nessa espécie fascinante.
O que vem a seguir para esta história?
Uma direção a ser seguida em seguida em S. Malaquini A pesquisa está identificando os fatores cruciais que permitem a regeneração bem -sucedida em fragmentos amputados com três segmentos, mas estão ausentes em fragmentos com apenas dois segmentos. Manteremos essa questão em mente explorando o padrão molecular anterior-posterior e a sinalização específica de células-células como componentes candidatos a desempenhar um papel important na regeneração bem-sucedida. Minha pesquisa de pós -doutorado atual sobre Platynereis dumerilii explora os efeitos sistêmicos da regeneração em transições de desenvolvimento, gametogênese e vida útil, potencialmente revelando paralelos com S. Malaquini. Aproveitando a pesquisa comparativa em várias espécies, pretendemos desvendar mecanismos e adaptações exclusivos de regeneração em vermes segmentados.
Figura 1. Capacidades regenerativas de Syllis Malaquini. Um fragmento corporal contendo dois segmentos pode regenerar as estruturas da cabeça e da cauda, mas não exibe mais crescimento. Fragmentos do corpo com três ou mais segmentos podem se regenerar em indivíduos completos. Isso demonstra a notável plasticidade regenerativa de S. malaquini, com o número do segmento sendo um fator crítico na determinação dos resultados regenerativos. Figura obtida de Spieß et al. 20242.
Referências
1. Ribeiro, RP, Egger, B., Ponz-Segrelles, G. & Aguado, MT Dinâmica de proliferação celular durante a regeneração em Syllis Malaquini (Syllidae, Annelida). Frente. Zool. 1827 (2021).
2. Spieß, V., Ribeiro, RP, Helm, C. & Aguado, MT de dois segmentos e além: Investigando o início da regeneração em Syllis Malaquini. Evol. Dev. 26E12492 (2024).
3. Ribeiro, RP, Ponz-Segrelles, G., Helm, C., Egger, B. & Aguado, Mt Uma nova espécie de Syllis incluindo dados transcriptômicos e uma filogenia atualizada de Syllinae (Annelida: Syllidae). Mar. Biodivers. 5031 (2020).
4. Weidhase, M., Beckers, P., Bleidorn, C. & Aguado, MT sobre o papel da região proventricle na reprodução e regeneração em Typosyllis Antoni (Annelida: Syllidae). BMC Evol. Biol. 16196 (2016).
5. Weidhase, M., Beckers, P., Bleidorn, C. & Aguado, regeneração do sistema nervoso MT em Typosyllis Antoni (Annelida: Syllidae). Zool. ANZ. 26957-67 (2017).
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