南加州大學研究人員的實驗有助於為改善人類傷口癒合的努力提供參考。蜥蜴可以重新長出被切斷的尾巴，使它們成為與人類最接近的可以再生出失去的附屬物的親戚。但替代的結構是一個不完善的軟骨管，而不是包括脊柱和神經的原始尾巴。現在，由南加州大學領導的一項研究首次在《自然通訊》上描述了幹細胞如何幫助蜥蜴再生出更好的尾巴。
該研究的通訊作者、南加州大學凱克醫學院骨科手術和幹細胞生物學及再生醫學助理教授托馬斯-洛齊托說：”這是任何爬行動物、鳥類或哺乳動物通過幹細胞治療顯著改善附屬器官再生的唯一案例之一，它為改善人類的傷口癒合提供了參考。”
洛齊托標識:“這些新的和改進的蜥蜴尾巴表現出所謂的’背腹式模式’–意味着它們在上部或背側有骨骼和神經組織，而在下部或腹側有軟骨組織。蜥蜴已經存在了超過2.5億年，在所有這些時間裡，從來沒有蜥蜴重新長出一個具有背腹型的尾巴，直到現在。我的實驗室已經創造了第一個具有圖案骨架的再生蜥蜴尾巴。”
為了實現這一目標，來自南加州大學和匹茲堡大學醫學院的科學家團隊分析了蜥蜴尾巴在成人再生過程中是如何形成的，與胚胎髮育相比。在這兩種情況下，神經幹細胞或NSCs-構建神經系統的幹細胞-發揮了核心作用。
成年NSCs產生一種分子信號，阻止骨骼和神經的形成，並鼓勵軟骨的生長，有效地使尾巴的兩側”腹側化”，這帶來了再生尾巴的典型軟骨管。
一個完全再生的哀傷壁虎尾巴的組織學。肌肉為白色，軟骨為紅色，增殖細胞為綠色，細胞核為藍色。資料來源：南加州大學/Lozito實驗室
即使在沒有這種腹側化信號的情況下，成年NSCs也無法為尾巴背側生成新的神經組織。
相反，胚胎NSCs只在成為尾巴下部或腹側的軟骨區域產生這種”腹側化”信號。同時，在沒有這種信號的情況下，上側或背側發展出骨骼和神經組織。因此，尾巴獲得了原始胚胎附屬物的錯綜複雜的背-腹模式。
然而，如果將胚胎NSCs植入成年尾巴殘端，它們會對腹側化信號作出反應，而不能發育成背側結構。
為了克服這些障礙，Lozito的團隊使用基因編輯工具使胚胎NSCs對腹側化信號沒有反應，並通過手術將這些細胞植入成年尾巴殘端，從而實現了完美尾巴的再生。
哀傷壁虎囊腫的組織學。肌肉為白色，軟骨為紅色，增殖細胞為綠色，細胞核為藍色。資料來源：南加州大學/洛茲托實驗室
“這項研究為我們提供了關於如何提高生物體再生潛力的基本實踐，”洛齊托說。”完善不完美的再生蜥蜴尾巴為我們提供了一個藍圖，以改善那些不能自然再生的傷口的癒合，如斷裂的人類肢體和脊髓。通過這種方式，我們希望我們的蜥蜴研究將為治療難以癒合的傷害帶來醫學上的突破。”