I mammiferi possono rigenerare gli arti persi? Questo nuovo trattamento potrebbe essere il primo passo. / Can mammals regrow lost limbs? This new treatment could be the first step

 I mammiferi possono rigenerare gli arti persi? Questo nuovo trattamento potrebbe essere il primo passo. / Can mammals regrow lost limbs? This new treatment could be the first step

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Gli esseri umani potrebbero rigenerare i tessuti come le salamandre o le stelle marine? Questa è la domanda che un nuovo studio ci pone, mentre i ricercatori compiono un primo passo verso la rigenerazione delle dita nei topi.

Presentando un nuovo trattamento in due fasi, gli scienziati del College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences della Texas A&M University (Texas, USA) hanno riportato la rigenerazione, seppur imperfetta, del tessuto scheletrico e connettivo nei topi. Sebbene sia ancora agli inizi, la ricerca amplia la nostra comprensione dei processi di guarigione nei mammiferi e potrebbe essere utilizzata per ridurre le cicatrici e migliorare la riparazione dei tessuti nei pazienti umani.

La questione del perché la rigenerazione avvenga in alcuni animali e non in altri fu posta per la prima volta da Aristotele oltre 2000 anni fa, eppure ancora oggi non abbiamo una risposta definitiva. Mentre i mammiferi hanno scarse capacità rigenerative, alcune creature, come la salamandra, sono in grado di rigenerare gli arti perduti attraverso un processo chiamato rigenerazione epimorfica. Questo processo prevede la formazione di un blastema, una massa di fibroblasti multipotenti indifferenziati che subiscono morfogenesi e differenziano le strutture rimosse con l'amputazione. La risposta dei mammiferi alla perdita di un arto, invece, si traduce in fibrosi, per cui i fibroblasti formano tessuto cicatriziale per facilitare la guarigione della ferita.

"È come se queste cellule potessero muoversi in due direzioni diverse. Potrebbero formare una cicatrice od un blastema", ha spiegato Ken Muneoka, autore dello studio. Questo ha spinto il gruppo ad indagare se, con una spinta nella giusta direzione, i fibroblasti potessero essere riorientati verso la rigenerazione durante la guarigione nei mammiferi.

Nel loro nuovo articolo, i ricercatori descrivono un protocollo per tentare proprio questo, utilizzando due fattori di crescita ben studiati: FGF2 e BMP2. In primo luogo, hanno applicato l'FGF2 – noto per stimolare la proliferazione, la migrazione e la sopravvivenza cellulare, nonché la rigenerazione del germoglio dell'arto del pulcino – impiantando una microsfera contenente la proteina in un dito amputato di topo 4 giorni dopo l'intervento. Dopo ulteriori 21 giorni, gli arti rimossi sono stati analizzati mediante microtomografia computerizzata (µCT) e confrontati con arti di controllo trattati con microsfere di BSA. Mentre le microsfere di controllo non hanno indotto la rigenerazione, gli impianti di FGF2 hanno stimolato una minima risposta rigenerativa.

L'analisi istologica del dito trattato con FGF2 ha rivelato la formazione di un accumulo di cellule mesenchimali simile ad un blastema nel sito di amputazione; tuttavia, questa struttura non è riuscita a differenziarsi ed è infine regredita. In modo incoraggiante, l'applicazione di BMP2 – una proteina implicata nella formazione di ossa e cartilagine – 5 giorni dopo il trattamento iniziale con FGF2 ha portato ad una rigenerazione imperfetta del dito, inclusa la formazione di osso ectopico, secondo le immagini µCT e le successive analisi istologiche.

Questi risultati dimostrano che il trattamento sequenziale con FGF2 e BMP2 può indurre una risposta rigenerativa epimorfica nei mammiferi. "Prima si allontanano le cellule dalla formazione di cicatrici, poi si forniscono i segnali che indicano loro cosa costruire", ha spiegato Muneoka.

Oltre a ridefinire la nostra comprensione della guarigione nei mammiferi ed a fornire un punto di partenza per future ricerche sul recupero dei tessuti danneggiati dai processi rigenerativi, a breve termine questo lavoro potrebbe avere implicazioni cliniche per il trattamento delle cicatrici e la riparazione dei tessuti. "Bisognerebbe iniziare a pensare di utilizzare questi segnali durante il processo di guarigione", ha continuato Muneoka. "Anche un leggero spostamento della risposta dalla formazione di cicatrici potrebbe avere benefici concreti."

ENGLISH

Could humans regrow tissue like salamanders or sea stars? This is the question a new study has us asking, as researchers take an early step toward digit regeneration in mice.

Introducing a novel two-step treatment, scientists from Texas A&M College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences (TX, USA) report the regeneration of skeletal and connective tissue, albeit imperfectly, in mice. Although in its early days, the research expands our understanding of mammalian healing and could be used to reduce scarring and improve tissue repair for human patients.

The question of why regeneration occurs in some animals but not in others was first posed by Aristotle over 2000 years ago, and yet we still don’t have a definitive answer. While mammals have poor regenerative capabilities, some creatures, like the salamander, are able to regrow lost limbs by a process called epimorphic regeneration. This involves the formation of a blastema, a mass of undifferentiated, multipotent fibroblast cells that undergo morphogenesis and differentiate the structures removed by amputation. Meanwhile, the mammalian response to limb loss results in fibrosis, whereby fibroblasts form scar tissue to facilitate wound healing.

“It’s as if these cells can move in two different directions. They could either make a scar or make a blastema,” study author Ken Muneoka explained. This is what led the team to investigate whether, with a nudge in the right direction, fibroblasts could be rerouted toward regeneration during mammalian healing.

n their new paper, the researchers report a protocol for attempting just that, using two well-studied growth factors: FGF2 and BMP2. First, they applied FGF2 – which is known to stimulate cell proliferation, migration and survival, as well as regeneration of the chick limb bud – by implanting a bead containing the protein into an amputated mouse digit 4 days post-op. After a further 21 days, the removed limbs were analyzed by micro-computed tomography (µCT) and compared with control limbs treated with BSA beads. While the control beads did not induce regeneration, FGF2 implants stimulated a minimal regeneration response.

Histological analysis of the FGF2-treated digit revealed the formation of a blastema-like accumulation of mesenchymal cells at the amputation site; however, this structure failed to differentiate and eventually regressed. Encouragingly, applying BMP2 – a protein implicated in bone and cartilage formation – 5 days after the initial FGF2 treatment resulted in imperfect digit regeneration, including ectopic bone formation, according to µCT imaging and subsequent histological analyses.

These findings demonstrate that sequential treatment with FGF2 and BMP2 can induce an epimorphic regenerative response in mammals. “You first shift the cells away from scarring, and then you provide the signals that tell them what to build,” Muneoka explained.

As well as reshaping our understanding of mammalian healing and providing a starting point for future research into rescuing regenerative failure in mammals, in the shorter term, the work could have clinical implications for the treatment of scarring and tissue repair. “People should start thinking about using these signals during the healing process,” Muneoka continued. “Even shifting the response slightly away from scarring could have real benefits.”

Da:

https://www.biotechniques.com/cell-and-tissue-biology/can-mammals-regrow-lost-limbs-this-new-treatment-could-be-the-first-step/