CRISPR-терапия стволовыми клетками дает ящерицам новые способности к регенерации

Ящерицы славятся своей регенерацией: они способны отращивать хвосты по мере необходимости, но новый хвост в этом случае не совсем идеален. Теперь исследователи из Университета Южной Калифорнии (USC) использовали терапию стволовыми клетками, чтобы позволить ящерицам отрастить лучшие хвосты — кости, нервы и все остальное — и это может иметь значение для лучшего заживления ран у людей.

Когда определенные виды ящериц находятся под угрозой, они могут отбросить хвост, чтобы избежать хищников, а затем вырастить новый в течение нескольких недель или месяцев. Однако новый хвост будет далек от идеальной копии — он поддерживается твердой хрящевой трубкой, а не позвоночником, содержащим кости и нервы.

Но для нового исследования ученые USC нашли способ заставить ящериц регенерировать хвосты намного ближе к их оригиналам. Технический термин — «формирование дорсовентрального паттерна», когда дорсальная или верхняя сторона состоит из скелетной и нервной ткани, а нижняя или вентральная сторона — это хрящ. По какой-то причине отросшие хвосты полностью растут из хряща.

Чтобы выяснить, что происходит, ученые проанализировали и сравнили, как формируются хвосты ящериц во время эмбрионального развития и во время регенерации во взрослом возрасте.

В обоих случаях строительная работа выполняется нервными стволовыми клетками (НСК), и исследователи определили молекулярный сигнал, который они производят, и который вентрализует ткань, растущий хрящ. Эмбриональные НСК производят этот сигнал только на нижней стороне хвоста, тогда как взрослые НСК делают это сверху и снизу, создавая хрящевую трубку.

Ученые попытались несколькими способами остановить этот процесс вентрализации регенерированных хвостов. Они попробовали заблокировать сигнал во взрослых НСК, но новая нервная ткань в верхней части хвоста так и не восстановилась. Затем ученые пытались имплантировать эмбриональные НСК в культю хвоста взрослых особей, но они все равно реагировали на сигнал вентрализации.

Поэтому исследователи использовали CRISPR для редактирования эмбриональных НСК, чтобы они не реагировали на этот сигнал. Затем их имплантировали в остатки хвоста взрослых ящериц — и они регенерировали «идеальные» хвосты с костями и нервами на верхней стороне.

На данный момент результаты являются только хорошей новостью для ящериц, но находка может в конечном итоге послужить основой для исследований, которые могут привести к успехам в регенеративной медицине человека.

«Это исследование предоставило нам важную практику того, как улучшить регенеративный потенциал организма», — говорит Томас Лозито, автор исследования. «Совершенствование несовершенного регенерированного хвоста ящерицы дает нам план улучшения заживления ран, которые не регенерируются естественным путем, таких как оторванные конечности человека и спинной мозг. Таким образом, мы надеемся, что наше исследование ящериц приведет к прорыву в медицине в лечении трудноизлечимых травм».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.