【Nature子刊】在干细胞的帮助下，蜥蜴2.5亿年来首次长出完美尾巴|肿瘤

【Nature子刊】在干细胞的帮助下，蜥蜴2.5亿年来首次长出完美尾巴

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作者：Ashley

导读： 众所周知，蜥蜴会再生截断的尾巴，但再生尾巴是取代包括脊柱和神经的原始尾巴的一个不完美的软骨管。而近期研究发现，经过基因编辑的胚胎神经干细胞可以帮助蜥蜴再生出更完美的尾巴。这也为我们提供了一个用于改善不能自然再生的伤口愈合的蓝图。

蜥蜴可以重新长出被切断的尾巴，使它们成为能够再生一个失去的附属物方面与人类最接近的生物。但取代了包括脊柱和神经的原始尾巴，替代结构是一个不完美的软骨管。目前，由南加州大学主导，发布在Nature Communications上的一项研究首次描述了干细胞如何能够帮助蜥蜴再生更好的尾巴，题为“Introducing dorsoventral patterning in adult regenerating lizard tails with gene-edited embryonic neural stem cells”。

该研究的通讯作者，南加州大学凯克医学院矫形外科和干细胞生物学与再生医学助理教授Thomas Lozito说:“这是唯一一种在爬行动物、鸟类或哺乳动物中通过干细胞为基础的治疗显著改善附属物再生的情况之一，并且为改善人类伤口愈合做出了努力。”

这些新的和改进的蜥蜴尾巴表现出“背腹式”，意味着它们在上侧或背侧有骨骼和神经组织，在下侧或腹侧有软骨组织。

“蜥蜴已经存在了超过2.5亿年，从那时到现在，还没有蜥蜴再生出背腹式的尾巴。”Lozito说，“我的实验室创造出了第一个背腹式的再生蜥蜴尾巴。”

为了实现这一目标，来自南加州大学医学院和匹兹堡大学的科学家团队分析了与胚胎发育相比，蜥蜴尾巴在成体再生过程中是如何形成的。在这两种情况下，神经干细胞(构建神经系统的干细胞)都起着核心作用。

成体神经干细胞产生一种分子信号，阻断骨骼和神经形成，促进软骨生长，有效地“腹侧化”尾巴两侧。这导致软骨管是典型的再生尾部。

即使在没有这种腹侧化信号的情况下，成体神经干细胞也不能为尾部背侧产生新的神经组织。

相反，胚胎神经干细胞只在成为尾巴下侧或腹侧的软骨区域产生这种“腹侧”信号。同时，在没有该信号的情况下，上侧或背侧发育骨骼和神经组织。因此，尾部获得了原始胚胎附属物错综复杂的背腹式特征。

然而，如果将胚胎神经干细胞植入成体尾部残端，它们会对腹侧化信号作出反应，并且不能发育成背侧结构。

为了克服这些障碍，Lozito的团队利用基因编辑工具使胚胎神经干细胞对腹侧化信号无反应，并通过手术将这些细胞植入成体尾部残端，从而再生出完美的尾巴。

Lozito说：“这项研究为我们提供了如何提高生物体再生潜力的必要实践。完善不完美的再生蜥蜴尾巴为我们提供了一个蓝图，用于改善不能自然再生的伤口的愈合，如切断的人类肢体和脊髓。通过这种方式，我们希望我们的蜥蜴研究将为治疗难以愈合的损伤带来医学突破。”

参考资料：

https://phys.org/news/2021-10-aided-stem-cells-lizard-regenerates.html