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di Pittsburgh
Una nuova ricerca spiega perché la rigenerazione della coda è perfetta nelle salamandre e imperfetta nelle lucertole – e può aiutare a chiarire perché i topi non possono rigenerare affatto la loro coda.
Le cellule staminali del midollo spinale sono il fattore limitante finale, riferiscono gli scienziati nei Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Il modello animale tradizionale per la rigenerazione è la salamandra”, dice l’autore senior Thomas P. Lozito, professore assistente nel dipartimento di chirurgia ortopedica, il Centro di ingegneria cellulare e molecolare e l’Istituto McGowan per la medicina rigenerativa all’Università di Pittsburgh.
“Le salamandre possono rigenerare una grande 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.”
“Si può facilmente riconoscere una lucertola con una coda rigenerata. Non azzecca niente.”
Se l’obiettivo è quello di tradurre la ricerca sulla rigenerazione a specie non rigeneranti come l’uomo, la lucertola è un modello molto migliore della salamandra, secondo Lozito. 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 affatto rigenerare gli arti persi, e le loro code rigenerate sono molto più semplici delle originali.
“Si può facilmente riconoscere una lucertola con una coda rigenerata”, dice 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 divario con le specie non rigeneranti, dice.
La lucertola scelta da Lozito è il geco del lutto, che ha diverse proprietà interessanti, compresa un’alta tolleranza al trapianto.
“Il midollo spinale è il regolatore principale della rigenerazione della coda…”
Questa caratteristica ha permesso a Lozito e colleghi di prendere le cellule staminali neurali – i precursori nascenti di neuroni e glia, le cellule non neuronali che le circondano – dalla salamandra e inserirle nel moncone di coda della lucertola che si rigenera. Hanno voluto vedere cosa trattiene la rigenerazione della coda nella lucertola: l’ambiente biochimico o le cellule staminali native della lucertola.
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”, dice l’autore principale Aaron Sun, un tirocinante medico-scienziato che ha completato parte della sua ricerca nel laboratorio di Lozito. “E dimostra che forse i processi rigenerativi sono ancora in qualche modo conservati.”
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Ma forse l’osservazione più sorprendente, dice 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 hanno 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, dice 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 vediamo tra le code di lucertola e di salamandra sono dovute a differenze nella qualità delle cellule staminali”, dice Lozito. “
La rigenerazione potrebbe essere in agguato nei nostri geni
Il National Institutes of Health ha finanziato questa ricerca.