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再生潛能的信號開關(guān)

在掌握再生技能方面,斑馬魚、蠑螈以及扁形蟲都是個中好手。而人類則只能望洋興嘆。

為什么一些動物能夠重新生長出失去的身體部分或是器官,而另一些則不可以?這仍然是一個大的謎題。而能否激活通常無法再生物種的再生能力,對于科學(xué)家們而言則是更為有趣的一項挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在,德國馬克思普朗克分子細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所(Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics)的研究人員,在了解調(diào)控再生因子的道路上更近了一步。他們在扁形動物 Dendrocoelum lacteum 中發(fā)現(xiàn)了一個重要的分子開關(guān),其決定了其失去頭部后能否再生。更為驚人的是:科學(xué)家們通過操控這一遺傳回路,完全恢復(fù)了這一動物的再生潛能。

在這項最新研究中,科學(xué)家主要是對扁形動物真渦蟲(Schmidtea mediterranea)展開研究。眾所周知,真渦蟲具有極好的再生能力,因此是再生研究一種普遍的模式物種。

研究人員表示,如果將真渦蟲切成 200 塊,每塊都會再生出新的真渦蟲。此前刊登在《實驗生物學(xué)》(Journal of Experimental Biology)雜志上的一項研究還發(fā)現(xiàn),真渦蟲被切除腦袋之后,不僅會重新長出腦袋,記憶也不會消失。

現(xiàn)在,這組研究人員做了些改變,將另一種扁形動物 Dendrocoelum lacteum 帶到了實驗室。盡管它是真渦蟲的近親,這一物種卻無法用它的后半身再生出頭部。研究人員不禁質(zhì)疑:兩個近親之間有什么顯著的不同醫(yī)|學(xué)教育網(wǎng)搜集整理?

研究人員著手在兩個物種的基因當(dāng)中尋找答案,并將焦點放在了稱之為 Wnt 的信號通路上。就像兩臺電腦之間的連接電纜一樣,信號通路在細胞間傳遞信號。研究人員采用 RNAi 抑制了 Wnt 信號通路的信號傳導(dǎo)蛋白,從而使得扁形蟲中的這一信號通路被切換到“關(guān)閉”狀態(tài)。結(jié)果,當(dāng)切割 Dendrocoelum lacteum 時,研究人員發(fā)現(xiàn)它能夠到處生長出全功能的頭部,即便是切割的是極尾部。

重建出具有大腦、眼睛和所有神經(jīng)連線的頭部顯然是非常復(fù)雜的事情。而研究表明,再生缺陷并非不可逆轉(zhuǎn)。

研究人員表示,令人驚艷的是,此前設(shè)想必須要操控成百上千不同的開關(guān)來修復(fù)再生缺陷,而這項研究則發(fā)現(xiàn)只需要幾個節(jié)點或許就能夠做到。

當(dāng)問及這一知識是否能夠很快應(yīng)用到更為復(fù)雜的動物,例如說人類?研究人員表示,通過在相關(guān)物種之間進行比較,可以了解為何一些動物能夠再生而另一些則不能的原因,這是重要的第一步。

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