1
To odkrycie, opublikowane w tym tygodniu w Proceedings of the National Academy of Sciences, odpowiada na długoletnie pytanie, dlaczego regeneracja ogona jest doskonała u salamandry i niedoskonała u jaszczurki, i może służyć jako krok do zrozumienia, dlaczego myszy nie mogą w ogóle zregenerować swoich ogonów.
„Tradycyjnym zwierzęcym modelem regeneracji jest salamandra,” powiedział starszy autor Thomas P. Lozito, Ph.D., asystent profesora na wydziale chirurgii ortopedycznej w Pitt, Centrum Inżynierii Komórkowej i Molekularnej oraz McGowan Institute for Regenerative Medicine. „Salamandry mogą regenerować wiele różnych tkanek – mózg, serce, części oczu, kończyny, ogony – ale mają całe klasy typów cząsteczek i tkanek, które nie występują u ssaków, więc nie byliśmy w stanie zastosować tego, co znaleźliśmy u salamander u ludzi.”
Według Lozito, jeśli celem jest przeniesienie badań nad regeneracją na gatunki nieregenerujące się, takie jak ludzie, jaszczurka jest znacznie lepszym modelem niż salamandra. Jaszczurki są najbliższym krewnym ssaków, który może zregenerować wyrostek, mają też podobny genom i biochemię. Ale jaszczurki nie mogą zregenerować utraconych kończyn w ogóle, a ich zregenerowane ogony są znacznie prostsze niż oryginały.
„Możesz łatwo powiedzieć, że jaszczurka z zregenerowanym ogonem,” powiedział Lozito. „To nie ma nic w porządku. Łuski są inne; wzór koloru jest inny, a następnie, gdy spojrzysz do środka ogona, wszystkie tkanki są inne. Nie ma kości, szkielet jest całkowicie chrzęstne, tylko rury w rurkach.”
Zrozumienie, co oddziela doskonałą regenerację w salamandra z niedoskonałej regeneracji w jaszczurki kładzie fundamenty dla wypełnienia luki do nie regenerujących gatunków, Lozito powiedział.
Jaszczurką z wyboru Lozito jest gekon żałobny, który ma kilka interesujących właściwości, w tym wysoką tolerancję na przeszczepy.
Ta cecha pozwoliła jego zespół do podjęcia neuronalnych komórek macierzystych – rodzących się prekursorów neuronów i glia, nieneuronalne komórki, które je otaczają – z salamandry i wstawić je do jaszczurki regeneracji kikuta ogona. Celem było sprawdzenie, co powstrzymuje regenerację ogona u jaszczurki: środowisko biochemiczne czy rodzime komórki macierzyste jaszczurki.
Zauważyli, że przeszczepione komórki macierzyste salamandry zachowały zdolność do różnicowania się w wiele typów komórek, w tym neurony. Dla kontrastu, neuronalne komórki macierzyste jaszczurki mogły stać się tylko komórkami glejowymi, które nie przetwarzają wiadomości, które kierują ruchem i czuciem.
„To była miła niespodzianka,” powiedział główny autor Aaron Sun, Ph.D., lekarz-naukowiec z Pitt, który ukończył część swoich badań w laboratorium Lozito. „I to pokazuje, że być może procesy regeneracyjne są nadal w pewnym stopniu zachowane.”
Ale być może najbardziej zaskakującą obserwacją, według Suna, jest to, że tradycyjnie opisywane „neuronalne komórki macierzyste” napędzające regenerację u jaszczurki nie są wcale „prawdziwymi” neuronalnymi komórkami macierzystymi. Chociaż sprawdzają one wiele klasycznych pól, brakuje im jednej cechy definiującej — zdolności do tworzenia różnorodnych typów komórek.
To wyjaśnia, dlaczego nie ma idealnej regeneracji ogona u jaszczurki, powiedział Lozito. Neuronalne komórki macierzyste nie są w stanie wyprodukować różnych typów komórek, które byłyby potrzebne do odtworzenia asymetrii oryginalnego rdzenia kręgowego, co z kolei hamuje rozwój kościstych kręgów.
„Rdzeń kręgowy jest głównym regulatorem regeneracji ogona, a różnice, które widzimy pomiędzy ogonami jaszczurek i salamander wynikają z różnic w jakości komórek macierzystych”, powiedział Lozito. „To wszystko dzięki neuronalnym komórkom macierzystym.”
.