A halhatatlan medúza képes visszafordítani az öregedést – új kezelések kifejlesztését inspirálhatja az időskori betegségek ellen

Az apró, áttetsző Turritopsis dohrnii medúzát meglepően nehéz elpusztítani. Maria Miglietta, a texasi A&M Egyetem galvestoni tengerbiológusa már felvágta, felforralta és kiéheztette ezeket az állatokat, a tartályuk vizét pedig sóval telítette, sőt édesvízbe is helyezte őket. A különleges élőlények azonban minden alkalommal úgy tűntek, mintha kijátszanák a halált.

Kedvezőtlen körülmények között mozdulatlanná válnak, majd lesüllyednek a tartály aljára. Ekkor valami egészen rendkívüli történik: testük sejtgömbbé alakul, amely már egyáltalán nem hasonlít a kifejlett medúzákra jellemző, csápokkal rendelkező, ernyő alakú testre. Ezt a kifejlett állapotot medúzaformának, vagyis medúzának nevezik.

Egy-három napon belül a sejttömegből egy polipnak nevezett képződmény fejlődik ki. Ez a medúza életciklusának korai szakasza, amelyből később egy egész telep növekszik, végül pedig újabb medúzák sarjadnak ki belőle.

„Egyetlen, el nem pusztuló medúzából olyan telep jöhet létre, amely további több száz egyedet hozhat létre” – mondja Miglietta. Elvileg mindegyik új medúza képes lehet ugyanerre a megújulási folyamatra, ami a fiatalkori állapotba való visszatérés szinte végtelen lehetőségét sugallja.

Miglietta és más kutatók jelenleg azokat a genetikai és molekuláris folyamatokat vizsgálják, amelyek lehetővé teszik a Turritopsis dohrnii számára ezt a halált kijátszani látszó teljesítményt. A tudósok reményei szerint e mechanizmusok feltárása idővel annak megértéséhez is hozzájárulhat, hogy az emberi szervezetben kiválthatók-e hasonló folyamatok.

A cél nem az, hogy az idős embereket Benjamin Button módjára ismét csecsemővé változtassák – ez továbbra is a tudományos fantasztikum világába tartozik. A kutatók inkább azt szeretnék elérni, hogy a sejtek és szövetek fiatalosabb állapotba kerüljenek, ami segíthet a sebek gyógyításában és az öregedéssel összefüggő betegségek kezelésében. „Megnyugtató arra gondolni, hogy a természet megoldást talált az emberiség egyik legnagyobb problémájára: az öregedésre és a halálra” – mondja Maria Miglietta.

Michael Koldobskiy, a Johns Hopkins Egyetem gyermekonkológusa és orvoskutatója szerint az ilyen kutatások egyik legfontosabb célja a regeneratív biológia előmozdítása lehet. „Az ilyen kutatások végső célja szerintem a regeneratív biológia: az öregedéssel összefüggő leépülés vagy károsodás visszafordításának megkísérlése” – fogalmaz. „Nagyon messze vagyunk még attól, hogy ezt az ember javára fordíthassuk, de az ilyen folyamatokat évmilliók alatt kifejlesztő élőlények megértése hosszú távon rendkívül kifizetődő lehet.”

Egy véletlen felfedezés vezetett a halhatatlan medúza titkához

A Turritopsis dohrnii regenerációs képességéről először 1992-ben számoltak be. Egy olasz kutató laboratóriumban tartotta az állatokat, ám egy hétvégén elfelejtette megetetni őket. Amikor visszatért, arra számított, hogy elpusztult példányokat talál. Ehelyett azonban új polipokat fedezett fel a tartályban – meséli Miglietta. Nem sokkal később Stefano Piraino, az olaszországi Salentói Egyetem biológusa is érdeklődni kezdett az iránt, mi teszi lehetővé ezt a rendkívüli megújulást.

Az embrió fejlődése során az úgynevezett őssejtek szaporodnak, majd idegsejtekké, izomsejtekké és a szervezetet felépítő más sejttípusokká alakulnak. A sejtek rendszerint megőrzik kialakult szerepüket, majd idővel elöregednek és elpusztulnak.

Piraino azonban felfedezte, hogy a halhatatlan medúza megújulásakor a kifejlett állat bizonyos szövetei egy különleges folyamaton, az úgynevezett transzdifferenciáción mennek keresztül. Ennek során a már specializálódott sejtek visszatérnek egy kevésbé differenciált, őssejtszerű állapotba, majd más sejttípusokká alakulnak át.

„A kifejlett sejtek elveszítik a specializáltságukat, majd olyan más típusú sejtekké alakulnak, amelyekre a polip kialakulásához szükség van” – magyarázza Miglietta, aki korábban Piraino laboratóriumában dolgozott.

A Turritopsis dohrnii különleges képessége miatt kapta a „halhatatlan medúza” elnevezést. A tudomány jelenlegi ismeretei szerint ez a képesség egyedülálló az állatvilágban. Egyes gyíkok, férgek és kétéltűek képesek elveszített vagy megsérült testrészeik visszanövesztésére, de egyikük sem tudja a teljes kifejlett testét olyan korai fejlődési állapotba visszaalakítani, mint ez a medúza.

A Turritopsis dohrnii rendkívüli példája annak, hogy az öregedés és az elhalálozás nem feltétlenül elkerülhetetlen biológiai folyamat minden élőlény esetében. A kutatók ugyanakkor azt sem zárhatják ki, hogy a medúza végül természetes módon, az öregedés következtében elpusztul.

Genetikai nyomok a megújulás hátterében

Miglietta és munkatársai ma már azokat a genetikai folyamatokat próbálják feltárni, amelyek lehetővé teszik, hogy a sejtek mintegy visszafelé haladjanak az időben. Koldobskiy szerint a kutatás egyik legfontosabb célja annak a molekuláris „kapcsolónak” az azonosítása, amely irányítja ezt a folyamatot. Ha az emberi szervezetben is létezik hasonló szabályozó mechanizmus, akkor talán aktiválható lenne úgy, hogy az emberi sejtek fiatalosabb állapotba kerüljenek.

Amennyiben ez megvalósítható, az eljárás felgyorsíthatná a sebek gyógyulását, illetve a szövetek regenerációját stroke vagy szívinfarktus után. Hosszabb távon akár az időskori látásromlás vagy az Alzheimer-kórhoz társuló idegrendszeri leépülés okozta károsodások visszafordításának lehetőségét is felvetheti.

„Nem arról van szó, hogy ismét embrióvá zsugorodunk, és mindent elölről kezdünk” – mondja Koldobskiy. „A szervek és szövetek szintjén azonban szerintem ez nagyon is lehetséges.” A kutatás még korai szakaszban jár, de már most kezd kirajzolódni néhány fontos összefüggés.

Egy 2022-es tanulmányban a kutatók összehasonlították a Turritopsis dohrnii génjeit egy közeli rokon faj génjeivel, amelyről nem ismert, hogy képes lenne hasonló megújulásra. Victor Quesada, a spanyolországi Oviedói Egyetem molekuláris biológusa és bioinformatikusa ugyanakkor arra figyelmeztet, hogy ezt nehéz teljes bizonyossággal kijelenteni, hiszen számos medúzafajt még kevéssé tanulmányoztak.

A másik fajhoz képest a Turritopsis dohrnii DNS-e több olyan génmásolatot tartalmazott, amelyek a mutációk és az életkor előrehaladtával felhalmozódó egyéb DNS-károsodások kijavítását segítő fehérjék előállításáért felelősek. A halhatatlan medúzában nagyobb számban voltak jelen olyan gének is, amelyek a telomerek fenntartásában részt vevő fehérjéket kódolják. A telomerek a DNS-szálak végén található védőszerkezetek, amelyek óvják az örökítőanyagot a károsodástól.

A telomerek az öregedés során rendszerint megrövidülnek, emiatt a DNS sérülékenyebbé válhat. Quesada szerint a halhatatlan medúza fokozott telomerfenntartó képessége az egyik kulcs lehet a rendkívüli élettartamához.

Mindez azonban csupán a kezdet: még sokat kell tanulni a Turritopsis dohrnii megújulási stratégiájáról, és arról, hogy annak bármely eleme alkalmazható-e az emberi szervezetben. „Sok betegség esetében abból indulunk ki, hogy nincs visszaút” – mondja Quesada. „De talán mégis létezik, ha eleget megtudunk arról, hogyan működnek ezek a mechanizmusok.”

Miglietta eközben azt vizsgálja, hogy a medúza különböző életciklusaiban mely gének aktiválódnak. Különös figyelmet fordít azokra, amelyek kizárólag a sejtekből álló, gömbszerű cisztás szakaszban kapcsolnak be. Ebben a fázisban a sejtek megváltoztatják fejlődési irányukat, majd új polipokat hoznak létre.

„Ez arra utalhat, hogy ezek a gének részt vesznek ebben az egyedülálló folyamatban” – mondja. A 2019-es és a 2021-es kutatásokban Miglietta és munkatársai többek között olyan gének fokozott aktivitását figyelték meg, amelyek működése egyelőre nem ismert. Emellett a DNS javításában és a telomerek fenntartásában szerepet játszó gének aktivitása is emelkedett.

Miglietta egyik újabb, előzetes tanulmánya arra utal, hogy bizonyos, a medúza cisztás szakaszában fokozottan működő gének átfedést mutatnak azokkal az emberi génekkel, amelyeket korábban a hosszú élettartammal hoztak összefüggésbe. Ez alátámaszthatja azt az elképzelést, hogy a két fajban részben közös biológiai útvonalak működhetnek.

Miglietta jelenleg Koldobskiyval együttműködve igyekszik jobban megérteni ezeket a folyamatokat, és később azt is megvizsgálni, kiválthatók-e emberi sejtekben. A kutatók már korábban is találtak bizonyos módszereket, amelyekkel emlőssejtekben a megújuláshoz hasonló folyamatok idézhetők elő. Ezeket azonban nehéz volt az emberi szövetekre is alkalmazni. Koldobskiy abban bízik, hogy a Turritopsis dohrnii tanulmányozása hatékonyabb módszerek felfedezéséhez vezethet.

A halhatatlannak tűnő élőlény is sérülékeny

A halhatatlan medúza nemcsak az orvostudomány számára kínálhat hasznos felismeréseket, hanem filozófiai tanulságokkal is szolgál. „Megnyugtató arra gondolni, hogy a természet megoldást talált az emberiség egyik legnagyobb problémájára: az öregedésre és a halálra” – mondja Miglietta.

Úgy véli, hogy a Turritopsis dohrnii rendkívüli ellenálló képessége az egyik oka lehet annak, hogy a faj a világ számos tengerében elterjedt, a Földközi-tengertől a Karib-térségen át egészen Japánig. Bár a medúza első pillantásra legyőzhetetlennek tűnhet, valójában meglehetősen sérülékeny. Miglietta szerint a laboratóriumában tartott állatok egy része láthatóan egyáltalán nem képes a megújulásra.

Azoknál a példányoknál pedig, amelyek képesek visszatérni korábbi életciklusukhoz, szintén létezhet egy felső határ: előfordulhat, hogy csak bizonyos számú alkalommal tudják megismételni a folyamatot, mielőtt végül az öregedés következtében elpusztulnak.

Ezt nehéz biztosan megállapítani, mivel a faj hosszú távú laboratóriumi fenntartása bonyolult, és úgy tűnik, a túléléséhez sajátos környezeti feltételekre van szüksége. A természetes élőhelyén pedig számos tényező okozhatja a pusztulását. Ilyen lehet a táplálékául szolgáló plankton mennyiségének ingadozása, a ragadozók jelenléte, illetve a medúzatelepeket beborító algák elszaporodása.

Maria Pascual-Torner, a Spanyol Tengerkutató Intézet munkatársa, aki Quesadával együtt részt vett a 2022-es tanulmány elkészítésében, úgy véli, a faj fontos tanulsággal szolgál. „Bár képes a megújulásra, és elméletileg elkerülheti az öregedés miatti pusztulást, mégis rendkívül sérülékeny élőlény” – mondja. „A halhatatlan medúza arra is emlékeztet bennünket, hogy az élet és a halál ugyanannak a valóságnak az elválaszthatatlan részei.” Más szóval: még a természet egyik leghalhatatlanabbnak tűnő élőlénye sem menekülhet meg a halállal való szembenézéstől.