С помощью стволовых клеток ящерица впервые за 250 миллионов лет регенерировала идеальный хвост

Ящерицы могут отращивать оторванные хвосты, что делает их ближайшими родственниками человека, способными регенерировать утраченную конечность. Однако вместо исходного хвоста, содержащего позвоночник и нервы, вырастает несовершенная хрящевая трубка. Исследование под руководством Университета Южной Калифорнии (USC), опубликованное в Nature Communications, впервые описывает, как стволовые клетки могут помочь ящерицам регенерировать более совершенные хвосты.

"Это один из немногих случаев, когда регенерация конечности была значительно улучшена с помощью терапии на основе стволовых клеток у рептилий, птиц или млекопитающих, и это информирует усилия по улучшению заживления ран у людей", — сказал Томас Лозито, доцент ортопедической хирургии и биологии стволовых клеток и регенеративной медицины в Keck School of Medicine of USC.

Эти новые и улучшенные хвосты ящериц демонстрируют так называемый "дорсовентральный паттерн" — у них есть скелетная и нервная ткань на верхней (дорсальной) стороне и хрящевая ткань на нижней (вентральной) стороне.

"Ящерицы существуют более 250 миллионов лет, и за все это время ни одна ящерица никогда не отращивала хвост с дорсовентральным паттерном, до сих пор. Моя лаборатория создала первые регенерированные хвосты ящериц с паттернированным скелетом", — отметил Лозито.

Ключевые механизмы регенерации:

• Взрослые нейральные стволовые клетки (NSCs) производят молекулярный сигнал, который блокирует формирование скелета и нервов и стимулирует рост хряща, эффективно "вентрализируя" обе стороны хвоста. Это приводит к образованию типичной хрящевой трубки.
• Эмбриональные NSCs производят этот "вентрализирующий" сигнал только в области хряща, которая становится нижней стороной хвоста. В отсутствие этого сигнала на верхней стороне развиваются скелетная и нервная ткань, формируя сложный дорсовентральный паттерн.

Метод прорыва:

Команда использовала инструменты генного редактирования, чтобы сделать эмбриональные NSCs невосприимчивыми к вентрализирующему сигналу. Эти модифицированные клетки были хирургически имплантированы в культи хвостов взрослых ящериц, что привело к регенерации идеальных, паттернированных хвостов.

"Это исследование дало нам важную практику в том, как улучшить регенеративный потенциал организма. Совершенствование несовершенного регенерированного хвоста ящерицы дает нам план по улучшению заживления ран, которые не регенерируют естественным путем, таких как ампутированные конечности человека и повреждения спинного мозга", — заключил Лозито.