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说到断尾再生，大家首先一定想到的是壁虎。
而许多蜥蜴科的物种也同样具备断尾的能力。断尾是蜥蜴用于逃脱捕猎者的障眼法，可以说是用牺牲尾巴的代价换取逃生时间。尽管它们通常能长出新的尾巴，但这个尾巴并不完美，它并没有原本的脊髓和神经，就是一个简单的软骨结构。
怎样才能让断尾蜥蜴拥有一条完美的尾巴呢？
▲尽管蜥蜴可以断尾再生，但总是没有原装的完美（图片来源：参考资料[1]，CC BY, credit:USC/Lozito Lab）
实际上，原始尾巴在生长过程中接收了非常丰富的信号，但背腹侧的区域信号则完全不同。受到不同影响的神经干细胞会促进尾巴往不同的组织分化，形成特有的背腹侧模式，即背侧有神经，腹侧有软骨。
“蜥蜴已经存在了2.5亿年以上，但在这漫长的岁月里，它们都没有长出具备背腹模式的尾巴，”研究的主要作者Thomas Lozito博士表示。
根据《自然-通讯》的新研究，尽管成年断尾再生时神经干细胞仍然参与了这一过程，但它涉及的分子信号已经和胚胎时期不一样了，这些信号只会促进软骨生产，却阻止了神经形成。
这样看来，把胚胎的神经干细胞移植到断尾处不就能长出完整的尾巴了吗？研究者的测试结果显示，移植过去的细胞其实的确能具有形成背侧结构的能力。但是今时不同往日，断尾处的信号已经与胚胎时期不同，这些移植细胞很快就会受到腹侧信号的影响，逐渐被同化，结果背侧的结构还是长不出来。
▲直接移植神经干细胞并没有用，它们很快会受到腹侧信号的影响（图片来源：参考资料[2]）
看来想要解决这个问题，还得先改变细胞的信号问题。Lozito博士发现，软骨生成的时候，周围的细胞都是通过sonic hedgehog（Shh）信号通路来发挥作用的。于是，在后续的尝试中，他和同事将胚胎神经干细胞中Shh信号通路的关键基因敲除了。
这一次移植回断尾处的神经干细胞不一样了，不再受到软骨信号影响的细胞开始发挥原本具有的背侧分化能力，开始将神经结构带回了新生的尾巴中。
▲一条完全再生的尾巴，它具有和原始尾巴一样的背腹模式（图片来源：参考资料[2]，Credit：USC/Lozito Lab）
失去了Shh信号通路的关键蛋白，即使研究者设法上调Shh通路的信号也阻挡不了移植细胞往神经分化。一条真正尾巴的生成之路再无阻拦。
在实验中，研究者利用这种方式让蜥蜴长出了具有背腹模式的完美尾巴。但研究的现实应用可能不仅仅只是尾巴。“这项研究向我们展示了如何重现组织的再生潜力，”Lozito博士表示，“或许我们能通过蜥蜴来研究人类的伤口和组织再生问题，这对于解决难治创伤问题或许有重要的医学意义。”
参考资料：
[1] Aided by stem cells, a lizardregenerates a perfect tail for first time in more than 250 million years. Retrieved Oct 15, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/931558
[2] Lozito, T.P., Londono, R., Sun, A.X. etal. Introducing dorsoventral patterning in adult regenerating lizard tails withgene-edited embryonic neural stem cells. Nat Commun 12, 6010 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26321-9
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