假装你是一条蝾螈。 你将继续你的一天,做蝾螈所做的事。 然后,某个爱管闲事的捕食者不知从哪里冒出来,把你抓起来,扯掉你的腿。 虽然你成功逃脱了,但你的处境看起来很糟糕,对吧? 好吧,如果你是哺乳动物,是的,但对于蝾螈来说,这只是另一个下午,因为与世界上任何其他生物不同,蝾螈具有在成年后再生大量组织的独特能力。
对于我们人类来说,好消息是,研究人员现在终于了解了驱动这种超能力的生物机制,并且有一天它也可以帮助我们再生四肢。
首先,让我们简单讨论一下哺乳动物和蝾螈自愈方式的差异。 如果你受到了或大或小的伤害,你的身体会用结痂封闭伤口,然后用疤痕组织覆盖它。 虽然这种技术对于割伤和其他小伤很有效,但对于刚刚切断肢体的人来说却没有用处。
另一方面,蝾螈细胞可以无缝地重建任何受损的组织——从眼球到脊髓——而不会留下疤痕或结痂,而且很长一段时间以来,我们一直无法了解其工作过程。 到目前为止。
日本筑波大学和美国代顿大学的研究人员查明两种不同的细胞类型负责这种再生的细胞是:骨骼肌纤维细胞(SMFC)和肌肉干/祖细胞(MPC)。 SMFC 积极构成骨骼肌,而 MPC 是肌纤维细胞的休眠前体,但它们可以在适当的刺激下被触发转变成肌纤维细胞。
掌握了这些知识后,研究人员决定研究这些细胞在再生过程中的作用。
首先,他们将一个基因插入蝾螈胚胎中,当 SMFC 和 MPC 发生变化时,该基因会导致特定蛋白质发出红色荧光。是活跃的。 然后他们让蝾螈到达游泳幼虫阶段(三个月大),或变态幼虫阶段(16个月大)。
此时,研究人员开始为每只蝾螈截肢(别担心,手术过程中蝾螈处于麻醉状态),然后观察 SMFC 和 MPC 的活动当四肢重新长出来时。
最后,他们发现 MPC 对年轻群体的再生负有主要责任,而不是 SMFC。 “这些实验表明,幼虫蝾螈再生组织中的新肌肉主要来自肌肉干/祖细胞(MPC),而不是骨骼肌纤维细胞(SMFC),”筑波大学团队报告。
有趣的是,当他们观察骨骼肌纤维细胞的活动时(SMFC)我在年老蝾螈的残肢上,研究人员发现它们暂时退化到更原始的状态——它们变得“去分化”。 然后它们似乎重新进入细胞周期、增殖并产生更多的肌肉细胞。
“幼虫蝾螈使用干/祖细胞(SMFC)再生肢体中产生新肌肉,而变态蝾螈则招募肌纤维细胞(MPC)为了同样的目的,在树桩上,”一位日本研究人员解释说,田中响。
“蝾螈在超越变态时,将肢体再生的细胞机制从基于干/祖细胞的机制(幼虫模式)转变为基于去分化的机制(成体模式),”他的同事 Chikafumi Chiba 补充道。
那么现在研究人员对这种极其罕见(且有价值)的能力的作用机制有了基本的了解,人类也能参与其中吗? 出色地,在我们完全理解这一发现的细微差别之前,显然还有很多工作要做,但研究小组希望这一初步发现将帮助我们弄清楚未来如何在其他物种中实现再生。
该团队的完整报告发表于自然通讯。