Инженерные стволовые клетки дают гекконам "идеально" регенерированные хвосты

Генетика 8 ноября 2021 г., 4:01
Инженерные стволовые клетки дают гекконам "идеально" регенерированные хвосты

Многие виды ящериц могут отбрасывать хвост, чтобы отвлечь хищника, пока они убегают; эта способность известна как аутотомия хвоста. Затем животные отращивают свои хвосты, но отращенный придаток представляет собой просто хрящевую трубку: у него отсутствуют все скелетные и нервные структуры исходного хвоста.

Теперь исследователи из Университета Южной Калифорнии обнаружили способ, позволяющий траурным гекконам(Lepidodactylus lugubris) успешно отращивать "идеальные" хвосты, говорит ведущий автор исследования Томас Лозито, биолог-регенератолог из Медицинской школы Кека. Он и его коллеги создали нейронные стволовые клетки, не реагирующие на сигнальную молекулу, которая стимулирует производство хряща, а затем ввели эти клетки ящерицам, у которых были ампутированы хвосты. В каждом случае животные отрастили хвосты с нормальным анатомическим строением, сообщает команда 14 октября в журнале Nature Communications.

Гистология полностью регенерированного хвоста геккона: мышцы окрашены в белый цвет, хрящи - в красный, пролиферирующие клетки - в зеленый, а ядра клеток - в синий.

Лозито рассказал The Scientist, что успех команды на животном, которое обычно считается несовершенным регенератором, дает надежду на то, что удастся вызвать совершенную регенерацию у других видов, включая человека. "Мы вместе с коллегами особенно заинтригованы произошедшим ростом нервов, потому что это имеет значение для помощи пациентам с травмами спинного мозга сформировать новые нервы".

Лозито и его научная группа ранее показали, что взрослые нервные стволовые клетки производят белок под названием Hedgehog, который вызывает производство хряща вместо костей и нервов. Однако, у развивающегося эмбриона данный белок вырабатывается только нервными стволовыми клетками на нижней(брюшной) стороне хвоста, освобождая верхние(дорсальные) клетки для развития скелетной и нервной ткани.

Чтобы имитировать это эмбриональное состояние, команда извлекла нервные стволовые клетки из спинного мозга хвоста гекконов, и с помощью CRISPR-Cas9 редактирования вырубила ген Smo. Клетки, лишенные Smo, не способны реагировать на Hedgehog, объясняет Лозито, и поэтому не производят хрящ. Затем исследователи ввели клетки с нокаутом Smo в только что ампутированные обрубки хвостов генетически идентичных взрослых гекконов(которые размножаются бесполым путем), а через 28 дней команда ампутировала и собрала вновь выросшие хвосты для анализа.

"Результаты показали, что нервные стволовые клетки распространялись по мере регенерации хвоста и включались в регенеративные ткани", - говорит Лозито, и в итоге животные получили правильно сегментированные и узорчатые хвосты с нервными сетями и костями в дорсальной части хвоста и хрящами в брюшной половине.

Элли Танака, изучающая регенерацию позвоночных у саламандр в Научно-исследовательском институте молекулярной патологии(Вена), называет идею использования передовых методов редактирования генов для регенеративных исследований "очень мощной" и "футуристической". Она задается вопросом, не лучше ли проводить редактирование генов in vivo, а не in vitro, поскольку клетки могут меняться в процессе культивирования, хотя признает, что это будет очень сложно. "Еще один открытый вопрос - какие типы нейронных клеток составляют нервные сети, наблюдаемые в регенерированных хвостах", - отмечает она.

Сейчас Лозито пытается побудить гекконов к регенерации ног, чего они обычно не делают. "До сих пор наша команда вводила нейронные стволовые клетки, полученные из хвоста, в ампутированные обрубки ног и наблюдала, как в этих аномальных местах вырастают хвосты", отмечает он. "У нас в лаборатории живут ящерицы, у которых повсюду растут хвосты".

Роки Туан, инженер по тканям, специализирующийся на регенеративной медицине в Китайском университете Гонконга и бывший советник Лозито, отмечает, что выбор организма для исследования очень важен, поскольку бесполое размножение траурных гекконов дает генетически идентичное потомство, которое может получать инъекции стволовых клеток без иммунного ответа. "Прелесть в том, что все они - клоны, и вы можете делать любую трансплантацию, какую захотите".



Станьте первым!



pangenes.ru © 2021
Яндекс.Метрика