Нейральные стволовые клетки — ключ к регенерации хвоста
Отрубленный хвост саламандры за несколько недель отрастает почти идеально. У ящерицы тоже отрастает новый хвост, но он не такой, как исходный. Сравнив регенерацию хвоста у этих животных, исследователи из Медицинской школы Университета Питтсбурга обнаружили, что стволовые клетки в спинном мозге являются главным ограничивающим фактором.
Это открытие, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, объясняет, почему регенерация хвоста идеальна у саламандры и несовершенна у ящерицы. Оно может стать шагом к пониманию, почему мыши вообще не могут регенерировать хвосты.
Саламандра против ящерицы как модель
- Саламандра — традиционная модель для изучения регенерации. Она может восстанавливать мозг, сердце, части глаз, конечности и хвосты. Однако у неё есть целые классы молекул и тканей, которых нет у млекопитающих, что затрудняет применение этих знаний к человеку.
- Ящерица — более подходящая модель для перевода исследований на нерегенерирующие виды, такие как люди. Это ближайший родственник млекопитающих, способный регенерировать придаток, с похожим геномом и биохимией. Но её регенерированный хвост сильно отличается от оригинала: другая чешуя и окраска, а внутри — хрящевой скелет вместо кости и все ткани иные.
Эксперимент с пересадкой стволовых клеток
Учёные использовали геккона-«плачущую» ящерицу, которая хорошо переносит трансплантацию. Они взяли нейральные стволовые клетки (предшественники нейронов и глиальных клеток) из саламандры и пересадили их в регенерирующий хвост ящерицы. Цель — выяснить, что ограничивает регенерацию: биохимическая среда или собственные стволовые клетки ящерицы.
Результаты: качество клеток решает всё
- Пересаженные стволовые клетки саламандры сохранили способность превращаться в разные типы клеток, включая нейроны.
- Собственные нейральные стволовые клетки ящерицы могли становиться только глиальными клетками, которые не обрабатывают сигналы, управляющие движением и чувствительностью.
- Ключевой вывод: так называемые «нейральные стволовые клетки», управляющие регенерацией у ящерицы, на самом деле не являются «истинными» нейральными стволовыми клетками, так как не могут давать разнообразие типов клеток.
Вывод
Именно неспособность стволовых клеток ящерицы производить разные типы клеток не позволяет воссоздать сложную асимметрию исходного спинного мозга, что, в свою очередь, препятствует развитию костных позвонков.
«Спинной мозг — главный регулятор регенерации хвоста, а различия, которые мы видим между хвостами ящерицы и саламандры, обусловлены разницей в качестве стволовых клеток. Всё дело в нейральных стволовых клетках», — заключил старший автор исследования Томас П. Лозито.