科學家用幹細胞幫蜥蜴再生“完美”尾巴

科學家用幹細胞幫蜥蜴再生“完美”尾巴

鱗趾壁虎的尾巴可以再生,但只是對原有尾部的不完美複製。

雖然蜥蜴能夠再生被切斷的尾巴,但其實,重新長出來的只是一條不完美的軟骨管。現在,美國南加州大學的科學家們在《自然通訊》雜誌上發表論文,介紹了他們透過幹細胞幫助蜥蜴再生“完美”尾巴的方法。新尾巴呈現出經典的“背腹模式”,即骨骼和神經組織在背側,軟骨組織在腹側。

“蜥蜴在地球已經存在了2。5億多年,但直到現在它們也無法重新長出有背腹模式的尾巴。我們創造了第一條呈現背腹模式的再生蜥蜴尾巴。這是透過幹細胞顯著改善附肢再生的少數案例之一,為改善人類的傷口癒合提供了可能性。”論文通訊作者、南加州大學幹細胞生物學和再生醫學的助理教授Thomas Lozito說。

為了實現該目標,研究團隊首先分析了蜥蜴尾巴的再生機制,並將其與尾巴的胚胎髮育進行了比較。在這兩種情況下,神經幹細胞(NSCs)都起到了核心作用。

成體的NSCs會產生一種分子訊號,阻止骨骼和神經的形成,並促進軟骨生長,有效地“腹側化”尾部兩側,這就導致了再生的軟骨管。但即使在沒有腹側化訊號的情況下,成體的NSCs也無法在尾部背側產生新的神經組織。

而胚胎期的NSCs只在軟骨區產生這種“腹側化”訊號,該軟骨區將來會成為尾部腹側。同時,缺乏腹側化訊號的背側則會發育為骨骼和神經組織。因此,尾巴獲得了原始胚胎附肢複雜的背腹模式特徵。然而,如果將胚胎期的NSCs植入成體的尾部殘肢,它們也會對腹側化訊號作出反應,而不能發育成背側結構。

為了克服這些障礙,研究團隊使用基因編輯工具改造了胚胎期的NSCs,使其不對腹側化訊號作出反應。隨後,他們透過手術將這些NSCs植入成年蜥蜴的尾部殘肢,幫助蜥蜴成功再生出了完美的、具有背腹模式的尾巴。

Lozito說:“這項研究成功地提高了蜥蜴的再生能力,將來或許能幫助改善無法自然再生的傷口的癒合效果。”

科界原創

編譯:花花 審稿:西莫 責編:陳之涵

期刊來源:《自然通訊》

期刊編號:2041-1723

原文連結:https://phys。org/news/2021-10-aided-stem-cells-lizard-regenerates。html

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