在重新生長尾巴時神經(jīng)干細(xì)胞是關(guān)鍵
切斷蠑螈的尾巴,在幾周內(nèi),一個接近完美的替代品會增長。對蜥蜴做同樣的事情,新的尾巴會重新生長,但它與原始的不一樣。通過比較兩只動物的尾部再生,匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn),脊髓中的干細(xì)胞是最終的限制因素。
本周在美國國家科學(xué)院院刊上發(fā)表的這一發(fā)現(xiàn)回答了長期存在的問題,即尾部再生在蠑螈中是完美的,蜥蜴是不完美的,并且可以作為理解為什么老鼠不能再生它們的墊腳石。尾巴一點兒。
“傳統(tǒng)的再生動物模型是蠑螈,”資深作者Thomas P. Lozito博士說,他是皮特細(xì)胞與分子工程中心整形外科和麥高恩再生醫(yī)學(xué)研究所的助理教授。“蠑螈可以再生各種各樣的組織 - 大腦,心臟,眼睛的一部分,四肢,尾巴 - 但它們有完整的分子類型和組織,這些在哺乳動物中是找不到的,所以我們真的無法做到把我們在蠑螈身上發(fā)現(xiàn)的很多東西都用在人身上。“
根據(jù)Lozito的說法,如果目標(biāo)是將再生研究轉(zhuǎn)化為像人類這樣的非再生物種,那么蜥蜴是比蠑螈更好的模型。蜥蜴是最接近哺乳動物的,可以再生附屬物,它們具有相似的基因組和生物化學(xué)。但蜥蜴根本無法再生失去的四肢,而且它們的再生尾巴比原始尾巴簡單得多。
“你可以很容易地告訴蜥蜴有一個再生的尾巴,”Lozito說。“它沒有任何正確的。鱗片是不同的;顏色模式是不同的,然后當(dāng)你看到尾巴內(nèi)部時,所有的組織是不同的。沒有骨頭;骨骼是完全軟骨的,只是管內(nèi)的管。 “
Lozito說,了解蠑螈中完美再生與蜥蜴不完全再生的區(qū)別,為彌補與非再生物種的間隙奠定了基礎(chǔ)。
Lozito的蜥蜴選擇是哀悼壁虎,它具有幾個有趣的特性,包括對移植的高度耐受性。
這個特征使他的團(tuán)隊能夠從蠑螈身上取出神經(jīng)干細(xì)胞- 神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)的新生前體,它們周圍的非神經(jīng)元細(xì)胞- 并將它們插入蜥蜴的再生尾巴。我們的目標(biāo)是了解蜥蜴尾部再生的原因:生化環(huán)境或蜥蜴的天然干細(xì)胞。
他們發(fā)現(xiàn)移植的蠑螈干細(xì)胞保留了分化成多種細(xì)胞類型的能力,包括神經(jīng)元。相比之下,蜥蜴神經(jīng)干細(xì)胞可能只成為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,不會處理指導(dǎo)運動和感覺的信息。
“這是一個不錯的驚喜,”主要作者Aaron Sun博士說,他是皮特醫(yī)生科學(xué)家的實習(xí)生,他在Lozito實驗室完成了部分研究。“這表明再生過程可能仍然有點保守。”
但根據(jù)Sun的說法,也許最令人驚訝的觀察結(jié)果是傳統(tǒng)上描述的驅(qū)動蜥蜴再生的“神經(jīng)干細(xì)胞”根本不是“真正的”神經(jīng)干細(xì)胞。雖然他們檢查了許多經(jīng)典的盒子,但它們?nèi)狈σ粋€定義的特征 - 能夠彈出多種細(xì)胞類型。
Lozito說,這就解釋了為什么蜥蜴沒有完美的尾部再生。神經(jīng)干細(xì)胞不能產(chǎn)生重建原始脊髓不對稱所需的不同細(xì)胞類型,這反過來阻礙了骨性脊椎的發(fā)育。
“脊髓是尾部再生的主要調(diào)節(jié)因子,我們在蜥蜴和蠑螈尾巴之間看到的這些差異是由于干細(xì)胞質(zhì)量的差異,”Lozito說。“這都是因為神經(jīng)干細(xì)胞。”
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