Naukowcy odkryli tajemnicę regeneracji chrząstki jaszczurki

Zespół naukowców z Keck School of Medicine na Uniwersytecie Południowej Kalifornii opublikował pierwszy szczegółowy opis interakcji między dwoma typami komórek, które umożliwiają jaszczurkom regenerację ogonów. Badanie to zostało sfinansowane przez National Institutes of Health i opublikowane 10 sierpnia Komunikacja naturyskupili się na niezwykłej zdolności jaszczurek do odbudowy chrząstki, która zastępuje kość jako główną tkankę szkieletową w ogonach regenerowanych po utracie ogona.

Według Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom odkrycie może zapewnić wgląd naukowcom badającym, jak odbudować chrząstkę uszkodzoną przez chorobę zwyrodnieniową stawów u ludzi, chorobę zwyrodnieniową i wyniszczającą, która dotyka około 32,5 miliona dorosłych w Stanach Zjednoczonych. Obecnie nie ma lekarstwa na osteoporozę.

„Jaszczurki mają magiczną zdolność do regeneracji chrząstki, ponieważ mogą regenerować duże ilości chrząstki i nie dają przerzutów do kości” – powiedział autor badania, Thomas Lozito, adiunkt chirurgii ortopedycznej, biologii komórek macierzystych i medycyny regeneracyjnej . w Keck School of Medicine na Uniwersytecie Południowej Kalifornii.

Jaszczurki należą do jedynych wyższych kręgowców zdolnych do regeneracji chrząstki, która nie ulega kostnieniu i są najbliższymi krewnymi ssaków, które potrafią regenerować przydatki z wieloma typami tkanek, w tym chrząstką. Natomiast ludzie nie mogą naprawić uszkodzonej chrząstki po osiągnięciu dorosłości.

Lozito wyjaśnił, że zrozumienie, w jaki sposób organizmy o doskonałych właściwościach leczniczych regenerują tkanki, może pomóc naukowcom znaleźć sposoby na odtworzenie tych procesów u ssaków.

„Marzeniem jest znalezienie sposobu na przeniesienie tego procesu na ludzi, ponieważ nie potrafią oni naprawić chrząstki” – powiedział Lozito. „To ważny krok, ponieważ musimy bardzo szczegółowo zrozumieć ten proces, zanim spróbujemy odtworzyć go u ssaków”.

Wybierz główne komórki

Pierwszy autor Ariel Funk, doktorant w laboratorium Lozito, wraz z zespołem badawczym ustalili, że komórki zwane fibroblastami, które pomagają budować tkankę, są krytycznym typem komórek budujących chrząstkę w regenerującym się ogonie jaszczurki, której szkielety składają się prawie w całości z chrząstka. . W badaniach opisano zmiany w aktywności genów, jakie zaszły wśród niektórych fibroblastów, które umożliwiły budowę chrząstki.

Odkryli również, że rodzaj komórek odpornościowych zwany rabdomiolizą przegrody odgrywa ważną rolę w hamowaniu zwłóknienia lub bliznowacenia, umożliwiając zajście procesu regeneracji.

„Te dwa typy komórek współpracują ze sobą i kładą podwaliny pod początek procesu regeneracji” – powiedział Lozito, zauważając, że główna różnica między ludźmi a jaszczurkami polega na tym, że tkanka ludzka ma tendencję do powstawania blizn, a blizny uniemożliwiają regenerację tkanki.

Lozito powiedział, że jedną z przyszłych dróg badań jest wykorzystanie sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek do lepszego opisania mechanizmów molekularnych, które zatrzymują blizny u jaszczurek, aby mogły spróbować odtworzyć ten proces u ssaków.

Regeneracja kończyn jaszczurki wywołana chrząstką

Biorąc pod uwagę to, czego dowiedzieli się o typach komórek i związanych z nimi procesach molekularnych, zespół przeprowadził testy, aby ustalić, czy mogą odtworzyć proces odbudowy chrząstki w kończynach jaszczurki, które w przeciwieństwie do ogonów nie regenerują się po utracie.

Wyodrębnili komórki macierzyste z ogonów jaszczurek i przeszczepili je do kończyn, które miały niedobór proregeneracyjnych komórek odpornościowych odpowiedzialnych za hamowanie bliznowacenia. Byli w stanie z powodzeniem stymulować budowę chrząstki w kończynie jaszczurki, odtwarzając środowisko sygnalizacyjne przypominające ogon.

Lozito dodał, że mają nadzieję przetestować, czy mogą stymulować budowanie chrząstki u ssaków, zaczynając od myszy, przy użyciu technik, których używali w swoich eksperymentach na kończynach jaszczurek.

o studiowaniu

Inni autorzy badania to Ariel Funk, Xiaofan Zhao, Zhiu Pan, Megan Hudnall, Conrad Ochs, Gabriela Lopez, Sarah Hassel Colusa, Alexander Kooncz, Sasha Singleman i Darian Gamble z Keck School of Medicine USC.

Badania zostały sfinansowane przez National Institutes of Health (R01GM115444) i wspierane przez Molecular Genomics Core w USC Norris Comprehensive Cancer Center.