Obserwacja regeneracji w pojedynczej hydrze była przełomowym wydarzeniem w nadejściu biologii jako nauki eksperymentalnej1,2. Regeneracja pozostaje zjawiskiem niezwykle szerokim atrakcyjnym zarówno dla biologów, jak i laików. Potencjał biologów rozwojowych, klinicystów, naukowców biomedycznych i inżynierów tkankowych w celu zrozumienia i pokonania ograniczeń regeneracji człowieka sprawia, że biologia regeneracji jest więcej niż sama w sobie interesująca.
Teraz, dzięki wykorzystaniu nowych technologii, takich jak sekwencjonowanie genomu oraz narzędzia do zdobywania i utraty funkcji, dziedzina ta jest gotowa do rozdzielenia mechanizmów regeneracyjnych i ostatecznego zrozumienia, jak różne gatunki mogą się regenerować, podczas gdy inne nie. Stopień podobieństwa w reakcjach molekularnych, komórkowych i morfologicznych pozostaje do wyjaśnienia, ale jak dotąd wydaje się, że podstawowe reakcje wśród zwierząt, które mogą się regenerować, są bardziej podobne, niż można by sobie wyobrazić jeszcze dziesięć lat temu.
Szczególnie parzydełkowców są łatwe w regeneracji prawie wszystkich części ciała wśród szerokiego spektrum różnorodności morfologicznej. Od samotnego polipa słodkowodnego, Hydry wraz z maleńkimi polipami morskimi, które budują ogromne rafy koralowe, po złożone kolonialne syfonofory, takie jak portugalski Man-O-War, regeneracja jest często sposobem rozmnażania, a także mechanizmem naprawy lub odbudowy uszkodzonych lub utraconych części ciała w wyniku urazów i drapieżnictwa. To, czy różne gatunki parzydełkowców używają podobnych, czy różnych mechanizmów regeneracji, jest fundamentalnie interesującym pytaniem4-6.
My, wraz z innymi, rozwijaliśmy antozoana, Nematostella vectensis, jako model regeneracji7-17. Niedawno opracowaliśmy system oceny stopnia zaawansowania do opisu regeneracji całego ciała z morfologicznie jednolitego fragmentu tkanki przeciętego na pół od aboralnego końca polipa10. Podczas gdy polipy Nematostella mogą się regenerować po przecięciu na pół na dowolnym poziomie, zdecydowaliśmy się na cięcie dorosłych w pozycji oralnej w najprostszym morfologicznie regionie, physa, częściowo dlatego, że jest to bliskie normalnej płaszczyźnie naturalnego rozszczepienia bezpłciowego18, a także dlatego, że pozwala na obserwację i analizy molekularne, w jaki sposób całe ciało jest składane z najprostszych składników morfologicznych.
System Etapowania Przemiany Powrotu Nematostella (NRSS) dostarcza stosunkowo prosty zestaw morfologicznych punktów odniesienia, które mogą być użyte do oceny postępu dowolnego aspektu regeneracji przez amputowaną physa, w normalnych warunkach hodowli lub eksperymentalnie zaburzonych sytuacjach, takich jak leczenie małymi cząsteczkami, manipulacje genetyczne lub zmiany środowiskowe. Zgodnie z przewidywaniami, NRSS staje się coraz bardziej funkcjonalnym rusztowaniem morfologicznym, na którym można odnosić się do komórkowych i molekularnych zdarzeńregeneracji10.
Na koniec nasza metoda cięcia tworzy ziejącą dziurę o kilka rzędów wielkości większą niż nakłucie szpilką użyte w niedawnym badaniu17, ale obie rany goją się w ciągu około 6 godzin. Udokumentowanie wizualnie przykuwających uwagę i odrębnych faz zamykania się rany powinno zasugerować eksperymentalne podejścia do wyjaśnienia pozornej niezależności wielkości rany i czasu potrzebnego do jej zamknięcia. W związku z tym głębsze wizualne zrozumienie procesu amputacji abustnej, zapewnione przez ten protokół, pomoże w dalszych badaniach nad tym modelowym systemem regeneracji i poszerzy zastosowanie tego systemu oceny stopnia zaawansowania z wykorzystaniem Nematostella vectensis.