Article
Możesz swobodnie udostępniać ten artykuł na licencji Uznanie autorstwa 4.0 International license.
University of Pittsburgh
Nowe badania wyjaśniają, dlaczego regeneracja ogona jest doskonała u salamandry i niedoskonała u jaszczurek – i może pomóc wyjaśnić, dlaczego myszy nie mogą w ogóle zregenerować ogona.
Komórki macierzyste w rdzeniu kręgowym są ostatecznym czynnikiem ograniczającym, donoszą naukowcy na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Tradycyjnym zwierzęcym modelem regeneracji jest salamandra”, mówi główny autor Thomas P. Lozito, adiunkt na wydziale chirurgii ortopedycznej, Centrum Inżynierii Komórkowej i Molekularnej oraz McGowan Institute for Regenerative Medicine na Uniwersytecie w Pittsburghu.
„Salamandry mogą regenerować wiele różnych tkanek-mózg, serce, części oczu, kończyny, ogony-ale mają całe klasy typów cząsteczek i tkanek, które po prostu nie występują u ssaków, więc nie byliśmy w stanie zastosować bardzo wiele z tego, co znaleźliśmy u salamander do ludzi.”
„Możesz łatwo odróżnić jaszczurkę z regenerowanym ogonem. To nie ma nic w porządku.”
Jeśli celem jest przełożenie badań nad regeneracją na gatunki nieregenerujące się, takie jak ludzie, jaszczurka jest znacznie lepszym modelem niż salamandra, według Lozito. Jaszczurki są najbliższym krewnym ssaków, który może zregenerować kończynę, i mają podobny genom i biochemię.
Ale jaszczurki nie mogą zregenerować utraconych kończyn w ogóle, a ich zregenerowane ogony są znacznie prostsze niż oryginały.
„Możesz łatwo odróżnić jaszczurkę z zregenerowanym ogonem,” mówi Lozito. „Nic nie jest 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 chrzęstny, po prostu rurki w rurkach.”
Zrozumienie tego, co oddziela doskonałą regenerację u salamandry od niedoskonałej regeneracji u jaszczurki kładzie podwaliny pod wypełnienie luki dla gatunków nieregenerujących się, mówi.
Jaszczurka Lozito to gekon żałobny, który ma kilka interesujących właściwości, w tym wysoką tolerancję na przeszczepy.
„Rdzeń kręgowy jest głównym regulatorem regeneracji ogona…”
Ta cecha pozwoliła Lozito i kolegom na pobranie neuronalnych komórek macierzystych – rodzących się prekursorów neuronów i glejaków, nieneuronalnych komórek, które je otaczają – z salamandry i wstawić je do regenerującego się kikuta ogona jaszczurki. Chcieli zobaczyć, co powstrzymuje regenerację ogona u jaszczurki: środowisko biochemiczne czy rodzime komórki macierzyste jaszczurki.
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,” mówi główny autor Aaron Sun, lekarz-naukowiec, który ukończył część swoich badań w laboratorium Lozito. „I to pokazuje, że być może procesy regeneracyjne są nadal w pewnym stopniu zachowane.”
Siatkówka ryb leczy się sama. Czy nasza też może?
Ale być może najbardziej zaskakującą obserwacją, mówi Sun, 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 z cech definiujących – zdolności do tworzenia różnorodnych typów komórek.
To wyjaśnia, dlaczego u jaszczurki nie ma idealnej regeneracji ogona, mówi 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 między ogonami jaszczurek i salamander wynikają z różnic w jakości komórek macierzystych” – mówi Lozito. „To wszystko dzięki neuronalnym komórkom macierzystym.”
Regeneracja może czaić się w naszych genach
Narodowe Instytuty Zdrowia sfinansowały te badania.
Wyniki badań są dostępne na stronie internetowej.