Células madre diseñadas otorgan a Geckos “Perfectamente” Colas regeneradas

ARRIBA: Lagarto Lepidodactylus lugubris (gecko de luto) con cola en proceso de regeneración THOMAS LOZITO

Muchas especies de lagartos pueden dejar caer la cola para distraer a un depredador mientras hacen su escapada, una habilidad conocida como autotomía de la cola. Luego, a los animales les vuelve a crecer la cola, pero un apéndice que ha vuelto a crecer es simplemente un tubo cartilaginoso; carece de todas las estructuras esqueléticas y neurales de la cola original.

Ahora, investigadores de la Universidad del Sur de California han descubierto una manera de permitir que los geckos de luto (Lepidodactylus lugubris) vuelvan a crecer colas perfectas, dice el autor principal del estudio, Thomas Lozito, biólogo regenerativo de las instituciones de la Escuela de Medicina Keck. Él y sus colegas diseñaron células madre neurales para que no respondieran a la molécula de señalización que fomenta la producción de cartílago, luego inyectaron las células en lagartos cuyas colas habían sido amputadas. En todos los casos, a los animales les volvieron a crecer colas que exhiben patrones anatómicos normales, según informa el equipo el 14 de octubre en Nature Communications, una primicia para los lagartos, afirman.

Lozito le dice a The El científico que el éxito del equipo en un animal que normalmente se considera un regenerador imperfecto ofrece la esperanza de inducir una regeneración perfecta en otras especies, incluidos los humanos.  Él dice que él y sus colegas están particularmente intrigados por el crecimiento de los nervios que se produjo, porque tiene implicaciones para algún día ayudar a los pacientes con lesiones de la médula espinal a ser capaces de formar nuevos nervios.

Catherina Becker, una profesor de desarrollo neuronal y regeneración en la Universidad Tecnológica de Dresden en Alemania, que no está afiliado al estudio, comenta que hay mucha discusión en el momento en que se juzga a los animales modelo por su potencial para ayudar a las terapias humanas. Creo que eso siempre es muy difícil de medir. Dicho esto, continúa, los conocimientos de este estudio pueden tener, en última instancia, en 10, 15 o 20 años, un gran efecto en las terapias regenerativas, aunque es posible que no sean inmediatamente obvios.

Lozito y sus colegas habían demostrado previamente que los adultos Las células madre neurales producen una proteína llamada Hedgehog que induce la producción de cartílago en lugar de hueso y nervios. En un embrión en desarrollo, sin embargo, Hedgehog solo es producido por células madre neurales en el lado inferior o ventral de la cola, liberando las superiores o dorsales para convertirse en tejido esquelético y nervioso.

Para Para imitar este estado embrionario, el equipo extrajo células madre neurales de la médula espinal de las colas de los geckos y empleó la edición CRISPR-Cas9 para eliminar un gen llamado Smo. Las células que carecen de Smo no pueden responder a Hedgehog, explica Lozito, y por lo tanto no producen cartílago. Luego, los investigadores inyectaron Smo-células knockout en los muñones de cola recién amputados de geckos adultos genéticamente idénticos (que se reproducen asexualmente), y 28 días después, el equipo amputó y recolectó las colas regeneradas para su análisis.

Histología de una cola de gecko de luto completamente regenerada. El músculo está coloreado en blanco, el cartílago en rojo, las células en proliferación en verde y los núcleos celulares en azul. THOMAS LOZITO

Los resultados mostraron que las células madre neurales [diseñadas] se propagaron a medida que la cola se regeneró y se incorporaron al regenerador. tejidos, dice Lozito, y al final, los animales tenían colas adecuadamente segmentadas y pautadas con redes nerviosas y huesos en el lado dorsal de la cola y cartílago en la mitad ventral.

Elly Tanaka, quien investiga vertebrados regeneración en salamandras en el Instituto de Investigación de Patología Molecular de Viena, describe la idea de utilizar técnicas avanzadas de edición de genes para estudios regenerativos muy potentes y futuristas. Se pregunta si sería mejor realizar la edición de genes in vivo en lugar de in vitro, ya que las células pueden cambiar durante el cultivo, aunque admite que esto sería un gran desafío. Otra pregunta abierta es qué tipos de células neuronales componen las redes nerviosas observadas en las colas regeneradas, señala.

Becker agrega que, además de determinar la composición de las redes neuronales, se necesita más trabajo para determinar si las redes pueden comunicarse con las neuronas de la médula espinal. Pero por ahora, dice, está impresionada de que una ingeniería genética tan sencilla fuera suficiente para dotar a una nueva cola de los tejidos de los que normalmente carece. Es un cambio menor que tiene una influencia sistémica en toda la estructura que se regenera. Eso me hace realmente optimista de que se puede mejorar la regeneración en una estructura que se regenera, pero no perfectamente, con una intervención relativamente menor.

Lozito ahora está tratando de inducir a los geckos a que regeneren sus patas, lo que normalmente no hacen. . Hasta ahora, su equipo ha inyectado células madre neurales derivadas de la cola en muñones de piernas amputadas y ha visto crecer colas en estos lugares anormales, señala. Tenemos lagartos en el laboratorio que acabamos de cubrir con colas por todas partes.

Rocky Tuan, ingeniero de tejidos especializado en medicina regenerativa en la Universidad China de Hong Kong y exasesor de Lozitos, señala que la elección El estudio del organismo aquí es importante, ya que los geckos de luto que se reproducen asexualmente generaron descendencia genéticamente idéntica que podría recibir las inyecciones de células madre sin generar una respuesta inmune. La belleza de esto es que todos son clones, por lo que puede hacer cualquier trasplante que desee.

Becker llama a este bypass en torno a la activación de la inmunosupresión un beneficio exclusivo de este modelo animal en particular. No puedes inmunosuprimir un sistema en regeneración. Si haces eso, la regeneración no funciona muy bien, dice, y comenta que una investigación similar con otras especies debe considerar las respuestas inflamatorias mientras se induce la reparación biológica.

Agrega Tanaka, creo que es un gran ejemplo de un gran trabajo. hecho en un animal interesante, y la gente debería apoyar y recolectar recursos [para tales modelos no tradicionales] y ponerlos a disposición del público para que más y más investigadores hagan este tipo de trabajo.

Lepidodactylus lugubris (gecko de luto) THOMAS LOZITO