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Questa scoperta, pubblicata questa settimana su Proceedings of the National Academy of Sciences, risponde all’annosa questione del perché la rigenerazione della coda sia perfetta nella salamandra e imperfetta nella lucertola, e può servire come trampolino di lancio per capire perché i topi non possono rigenerare affatto la loro coda.

“Il modello animale tradizionale per la rigenerazione è la salamandra”, ha detto l’autore senior Thomas P. Lozito, Ph.D, assistente professore del Dipartimento di chirurgia ortopedica di Pitt, del Centro di ingegneria cellulare e molecolare e dell’Istituto McGowan per la medicina rigenerativa. “Le salamandre possono rigenerare un’ampia varietà di tessuti – cervello, cuore, parti dei loro occhi, arti, code – ma hanno intere classi di tipi di molecole e tessuti che non si trovano nei mammiferi, quindi non siamo stati davvero in grado di applicare molto di ciò che abbiamo trovato nella salamandra agli esseri umani”

Secondo Lozito, se l’obiettivo è quello di tradurre la ricerca sulla rigenerazione a specie non rigeneranti come gli umani, la lucertola è un modello molto migliore della salamandra. Le lucertole sono il parente più vicino ai mammiferi che possono rigenerare un’appendice, e hanno un genoma e una biochimica simili. Ma le lucertole non possono rigenerare affatto gli arti persi, e le loro code rigenerate sono molto più semplici delle originali.

“Si può facilmente distinguere una lucertola con una coda rigenerata”, ha detto Lozito. “Non azzecca nulla. Le squame sono diverse; il modello di colore è diverso, e poi quando si guarda dentro la coda, tutti i tessuti sono diversi. Non c’è osso; lo scheletro è completamente cartilagineo, solo tubi all’interno dei tubi.”

Capire cosa separa la rigenerazione perfetta nella salamandra dalla rigenerazione imperfetta nella lucertola pone le basi per colmare il gap con le specie non rigeneranti, ha detto Lozito.

La lucertola scelta da Lozito è il geco del lutto, che ha diverse proprietà interessanti, compresa un’alta tolleranza al trapianto.

Questa caratteristica ha permesso al suo team di prendere le cellule staminali neurali – i precursori nascenti dei neuroni e della glia, le cellule non neuronali che li circondano – dalla salamandra e inserirle nel moncone di coda rigenerante della lucertola. L’obiettivo era quello di vedere cosa trattiene la rigenerazione della coda nella lucertola: l’ambiente biochimico o le cellule staminali native della lucertola.

Hanno trovato che le cellule staminali della salamandra trapiantate hanno mantenuto la loro capacità di differenziarsi in più tipi di cellule, compresi i neuroni. Al contrario, le cellule staminali neurali della lucertola potevano diventare solo cellule gliali, che non elaborano i messaggi che dirigono il movimento e la sensazione.

“È stata una bella sorpresa”, ha detto l’autore principale Aaron Sun, Ph.D., un tirocinante medico-scienziato di Pitt che ha completato parte della sua ricerca nel laboratorio di Lozito. “Ma forse l’osservazione più sorprendente, secondo Sun, è che le “cellule staminali neurali” tradizionalmente descritte che guidano la rigenerazione nella lucertola non sono affatto “vere” cellule staminali neurali. Anche se controllano molte delle scatole classiche, non raggiungono una caratteristica distintiva – la capacità di far nascere una diversità di tipi di cellule.

Questo spiega perché non c’è una perfetta rigenerazione della coda nella lucertola, ha detto Lozito. Le cellule staminali neurali non possono produrre i diversi tipi di cellule che sarebbero necessari per ricreare le asimmetrie del midollo spinale originale, che a sua volta ostacola lo sviluppo delle vertebre ossee.

“Il midollo spinale è il regolatore principale della rigenerazione della coda, e queste differenze che stiamo vedendo tra le code di lucertola e salamandra sono dovute a differenze nella qualità delle cellule staminali”, ha detto Lozito. “È tutto a causa delle cellule staminali neurali”.