Ett lemförnyelsemysterium löst

Salamandrar har en avundsvärd förmåga att återföda bihang som är amputerade eller skadade; de återskapar alla ben, muskler, hud, blodkärl och nerver i den nya kroppsdelen så skickligt att det är svårt att säga att den någonsin saknats. På grund av denna förmåga har salamandrar varit populära ämnen för forskare som studerar regenerering - och försöker lära sig hur mänskliga celler kan luras att utföra samma bedrift.

Tillbaks igen : Schwann-celler visas här i en salamanderlem. När lemmen återväxt efter att ha amputerats var det bara dessa celler som lindades runt nervtrådar; andra celltyper förvandlades inte till Schwann-celler.

I salamandrar kommer nya vävnader från en tumörliknande massa av celler som bildas på platsen för skadan, kallad blastema. Hittills trodde de flesta forskare att blastemet innehöll en population av stamceller som hade blivit pluripotenta – som kan ge upphov till alla nödvändiga vävnader. Men ett nytt papper i journalen Natur ger bevis för att så inte är fallet. Istället skapar stamceller som är involverade i regenerering bara celler av vävnaden som de kom ifrån. Fyndet tyder på att regenerering inte kräver att celler omprogrammerar sig själva så dramatiskt som forskare hade antagit.

Elly Tanaka , huvudforskare för studien vid Center for Regenerative Therapies, i Dresden, Tyskland, säger att många människor hade intrycket att dessa blastemaceller var likadana. Tanakas labb hade till och med tidigare visat att en enda muskelfiber kunde ge upphov till flera typer av celler i en regenererad lem. Men tidigare studier, säger hon, förlitade sig på ofullkomliga metoder för att spåra celler, som att använda fluorescerande färgämnen som kan ha läckt ut till andra celler.

I den senaste studien använde Tanakas team en ny metod för att spåra ödet för celler från olika vävnader i en typ av salamander som kallas axolotl. Forskarna skapade först transgena axolotler som bar grönt fluorescerande protein (GFP) i hela sina kroppar. När djuren fortfarande var embryon tog forskarna bort en bit vävnad från lemregionen på de transgena djuren och transplanterade vävnaden till samma plats i icke-transgena axolotler. Transplantationerna införlivades i den växande kroppen som normala celler, och när transplantatmottagarnas lem sedan skars av, kunde forskarna spåra de fluorescerande cellernas öde när benet återväxte.

Forskarna använde denna metod för att spåra ödet för celler i den inre och yttre huden, musklerna och brosket, såväl som Schwann-celler, som isolerar nervfibrer. De fann att, i motsats till tidigare bevis, blir muskelceller på amputationsplatsen bara muskelceller i den nya extremiteten. Andra celltyper höll sig också till sina tidigare identiteter; Det enda undantaget, säger Tanaka, är att cellerna i de inre lagren av hud och brosk verkar kunna omvandlas till varandra. Men för det mesta, säger hon, är blastemet inte en homogen massa av celler utan en blandning av stam- eller stamceller från olika vävnader som förblir åtskilda under hela processen.

Cellspecifik : Den här bilden visar ett avsnitt av regenererad salamanderlem. Fluorescensmärkta Schwann-celler (gröna) är lindade runt nerver (röda). Det finns ingen fluorescens i de andra cellerna (blå), vilket visar att Schwann-celler inte förvandlas till andra celltyper under regenerering.

Forskarna fann också att vissa celler minns inte bara sin identitet utan också sin position i kroppen. Broskceller, till exempel, kom ihåg om de är tänkta att bilda en överarm, underarm eller hand, medan Schwann-celler helt enkelt migrerar var som helst där de behövs.

Tanaka säger att fyndet kommer att provocera fram en stor förändring i tänkandet om kraven på regenerering. När hon förklarade varför salamandrar kan växa tillbaka lemmar och människor inte kan, säger hon, var hypotesen att det beror på att salamandrar kraftfullt kan förändra cellers identitet. Men i själva verket förlorar deras celler aldrig riktigt sin identitet; istället verkar de använda vävnadsspecifika stamceller som kan generera en viss del av den nya extremiteten. Tanaka påpekar att människor också har vävnadsspecifika stamceller som ersätter olika sorters vävnad. Salamandrar kanske inte gör något mycket mer komplicerat än vad mänskliga stamceller skulle göra, säger hon. Att få mänskliga celler att regenerera kräver kanske inte så drastiska steg som att göra celler pluripotenta.

Alejandro Sánchez Alvarado , en vetenskapsman som studerar regenerering vid University of Utah School of Medicine, säger att denna metod att tatuera de transplanterade cellerna genetiskt är en ny teknik för regenereringsområdet. Tanaka tror att tidigare studier kan ha vilselett forskare genom att använda ofullkomliga spårningsmetoder som färgämnen genom att odla celler innan de transplanterades och eventuellt förändrat dem, eller genom att tillåta olika celltyper att kontaminera prover.

Sánchezal säger också att tanken att blastemas höll flera olika celltyper var en minoritetshypotes och att denna studie visar att denna hypotes visar sig vara korrekt. Han varnar för att forskare nu måste avgöra om detta fenomen är detsamma hos vuxna axolotler och salamander, som är en primär modellorganism för regenereringsstudier. Men om samma mekanism visar sig ligga bakom andra fall av regenerering, skulle det förändra vad forskare tror krävs för att återväxta kroppsdelar, säger Sánchezsays. Men det lämnar en stor fråga obesvarad: om människor redan har vävnadsspecifika stamceller, vad är egentligen skillnaden mellan våra celler och salamanders?

Dölj