Le scientifique aidant à développer l’axolotl comme modèle

Avec son étonnante capacité à régénérer les tissus et les organes, sa capacité à se reproduire dans un environnement de laboratoire et la facilité avec laquelle ses gènes peuvent être manipulés, la salamandre mexicaine, ou axolotl, est extrêmement prometteuse comme modèle pour l’étude de la médecine régénérative.

Mais contrairement à la recherche sur des modèles traditionnels comme la souris, la mouche des fruits (Drosophila melanogaster) et l’ascaris (Caenorhabditis elegans), qui a progressé dans l’ère génétique, l’étude de l’axolotl (Ambystoma mexicanum) a été freinée par un manque d’outils scientifiques. travailler avec, y compris des ressources génomiques sophistiquées ainsi que des outils expérimentaux et génétiques.

Cela est en train de changer en raison des recherches menées au laboratoire biologique MDI à Bar Harbor, dans le Maine, et ailleurs. Le développement de nouveaux outils pour travailler avec l’axolotl l’élève au niveau des modèles de recherche établis et positionne la communauté de scientifiques qui l’utilisent comme modèle de croissance exponentielle. À la suite de ces changements, le laboratoire devrait devenir un épicentre mondial de la recherche sur l’axolotl.

L’importance croissante de l’institution dans la communauté axolotl est due à Prayag Murawala, Ph.D., qui a rejoint la faculté l’année dernière. Murawala, qui travaillait auparavant dans le laboratoire d’Elly Tanaka, Ph.D., l’éminent chercheur mondial sur l’axolotl, à l’Institut de recherche en pathologie moléculaire de Vienne, en Autriche, a apporté les derniers outils pour travailler avec l’axolotl, dont il a développé beaucoup, à son nouveau poste, ainsi qu’un engagement à favoriser la croissance de l’axolotl en tant que modèle de recherche.

De nombreux outils qui ont été développés pour travailler avec l’axolotl, ainsi que ceux qui sont indispensables pour élargir la portée de la recherche sur l’axolotl, ont été récemment décrits par Murawala dans deux articles, « The Use of Transgenics in the Laboratory Axolotl » et « Gene and Transgenics Nomenclature for the Laboratory Axolotl—Ambystoma Mexicanum », tous deux publiés dans l’édition de juin 2022 de Dynamique de développement.

En plus de Murawala, les auteurs incluent Ji-Feng Fei de l’hôpital populaire provincial du Guangdong, Académie des sciences médicales du Guangdong, à Guangzhou, en Chine, et, sur l’article de nomenclature, Tanaka et S. Randal Voss, Ph.D., directeur du Ambystoma Genetic Stock Center (AGSC) du College of Medicine de l’Université du Kentucky à Lexington, un centre financé par le gouvernement fédéral pour la distribution d’animaux de recherche axolotl.

« La capacité de certains animaux à se régénérer fascine les observateurs depuis des milliers d’années, y compris les premiers chercheurs du laboratoire biologique MDI tels que les sommités scientifiques Thomas Hunt Morgan et Richard J. Goss », a déclaré Hermann Haller, MD, président. « Dans ses efforts pour développer l’axolotl en tant que modèle, Prayag perpétue une longue et vénérable tradition de laboratoire consistant à se tourner vers la nature pour mieux comprendre la santé humaine. »

L’axolotl, une salamandre mexicaine qui est maintenant presque éteinte à l’état sauvage, est un champion de la régénération, avec la capacité de régénérer presque toutes les parties du corps, y compris le cerveau, le cœur, les mâchoires, les membres, les poumons, les ovaires, la moelle épinière, la peau, queue et plus encore. Une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et génétiques sous-jacents à cette capacité pourrait conduire à de nouveaux traitements pour les blessures traumatiques, les maladies, les malformations congénitales et le vieillissement.

La plupart des recherches sur l’axolotl se concentrent désormais sur la question de la fibrose (formation de cicatrices) – ou pourquoi les axolotls régénèrent les membres et la queue tandis que les mammifères tels que les souris et les humains forment une cicatrice sur le site d’une blessure. Mais en raison de ses incroyables capacités de régénération, les possibilités de recherche sur l’axolotl sont grandes ouvertes, en particulier compte tenu de la pléthore de nouveaux outils qui deviennent disponibles pour travailler avec lui.

« Avec ces outils en place, nous nous attendons à une croissance exponentielle », a déclaré Murawala. « Nous n’avons qu’à examiner d’autres modèles animaux pour avoir une idée de la variété des sujets qui peuvent être étudiés. La plupart des recherches sur l’axolotl se concentrent désormais sur la régénération des membres ou de la queue, mais il est également possible d’étudier la régénération dans le cerveau, le cœur. , poumon, moelle épinière et plus encore. Nous ne manquons pas de questions biologiques à étudier. »

Le besoin d’animaux transgéniques

Alors que l’axolotl fait l’objet d’études en biologie du développement des vertébrés depuis plus de 150 ans (la plupart des modèles de laboratoire sont des descendants d’animaux amenés à Paris depuis le Mexique en 1863), il a fait l’objet d’un regain d’attention ces dernières années en tant que modèle en biologie régénérative et médecine grâce aux avancées dans le développement de nouvelles ressources génétiques et génomiques.

Parmi ceux-ci figurent des animaux transgéniques, ou des animaux qui ont été génétiquement modifiés pour des caractéristiques importantes pour la recherche. En utilisant des techniques d’édition de gènes, les chercheurs peuvent, par exemple, créer des animaux dont les cellules sont marquées avec des marqueurs fluorescents, ce qui leur permet d’étudier le comportement des cellules sous un microscope à fluorescence ; ou des animaux chez lesquels des gènes ont été « assommés », ce qui leur permet d’étudier la fonction des gènes.

Actuellement, peu d’axolotls transgéniques sont disponibles pour les chercheurs américains et canadiens de l’AGSC – en effet, le manque d’animaux transgéniques est l’un des obstacles à la recherche sur l’axolotl cité dans le récent article de Murawala sur la transgénèse. Mais cela est en train de changer en raison de sa mise en place de mécanismes pour l’importation d’animaux transgéniques aux États-Unis à partir des laboratoires de Tanaka et d’autres laboratoires européens.

À la suite de ces efforts, la colonie d’axolotls déjà importante du Laboratoire biologique MDI d’animaux non transgéniques est maintenant le plus grand dépôt d’axolotls transgéniques en Amérique du Nord, avec 30 à 40 lignes à la disposition des chercheurs nord-américains. À l’avenir, Murawala prévoit de coordonner avec l’AGSC la distribution d’animaux de recherche transgéniques propagés au laboratoire biologique MDI.

En plus de faire avancer la recherche, la distribution d’animaux transgéniques, qui peut prendre des années à se développer, protège également les lignées qui ne sont maintenant disponibles que dans quelques laboratoires contre la perte d’agents pathogènes potentiels ou d’autres catastrophes.

La nécessité d’une nomenclature uniforme

Outre les animaux transgéniques, un autre besoin cité par Murawala est celui d’une nomenclature génique et transgénique uniforme, qui fait l’objet du deuxième article. Bien que le grand et complexe génome de l’axolotl, qui fait 10 fois la taille du génome humain, ait été séquencé par les équipes des laboratoires de Tanaka et Voss, beaucoup de travail reste à faire pour établir la nomenclature des gènes et transgéniques.

« Si nous voulons échanger des informations, nous devons avoir une communication précise et sans ambiguïté, c’est pourquoi des directives normalisées doivent être proposées », a déclaré Murawala. « Si j’appelle un gène une chose et que vous l’appelez une autre, cela créera de la confusion. Étant donné que les auteurs de notre article ont été fortement impliqués dans le développement d’assemblages de gènes axolotl et d’animaux transgéniques, nous étions dans une bonne situation pour rédiger les lignes directrices. »

Un autre besoin critique est celui d’une base de données en ligne similaire aux bases de données FlyBase et WormBase utilisées dans l’étude des mouches des fruits et des vers ronds. Une telle base de données intégrerait les données génétiques, génomiques et biologiques essentielles pour une communication et un partage efficaces des résultats au sein de la communauté axolotl et parmi ceux qui étudient d’autres modèles de salamandres avec lesquels les axolotls partagent des caractéristiques.

En collaboration avec des scientifiques de laboratoire James Godwin, Ph.D., qui étudie également l’axolotl, et Joel H. Graber, Ph.D., directeur du noyau de biologie computationnelle et de bioinformatique, et en coordination avec des chercheurs d’axolotl à travers le monde, Murawala développe une base de données « AxoBase » qui vise à unifier les ressources liées à l’axolotl sur un seul site Web. Le groupe prévoit de lancer un site Web de base dans les prochains mois, bien que le développement d’une base de données complète prendra beaucoup plus de temps.

Fourni par Laboratoire biologique MDI