许多动物都具有再生能力,例如软体动物中的章鱼,环节动物中的蚯蚓和水蛭。 他们的再生能力是如此强大,以至于他们有时甚至可以将自己的身体分裂成小块,这些小块也可以成长为完整的个体。 在脊椎动物中,虽然再生能力不如低等动物强,但例如,蝾螈可以在不失去一些四肢的情况下再生。 相比之下,人类等哺乳动物会失去四肢,但无法再生。
这个难题长期以来一直困扰着科学界,几千年来吸引了无数科学家。
这离揭开谜团的新研究进展又近了一步。
近日,来自美国缅因州巴港MDI生物实验室的一个研究团队在生物基因和生理学领域进行了长期研究,他们从动物受伤后是否会形成疤痕的角度,重点探索了蝾螈和哺乳动物(小鼠)再生分子信号之间的差异,最终得出了令人兴奋的研究成果。
众所周知,哺乳动物受伤后,无论是受损还是肢体残缺,受伤部位最终都会形成疤痕,而不是再生以修复伤口或重建失去的肢体。 由于疤痕是再生的物理“屏障”,一旦形成疤痕,再生就会终止。 相比之下,蝾螈等生物在受伤后不会留下疤痕。
基于这种差异,MDI生物实验室的研究小组将研究重点放在为什么蝾螈不会形成疤痕,以及蝾螈对伤害的反应与其他哺乳动物不同。 他们的研究发现,虽然人类具有未显现的再生潜能,但如果能够解决疤痕问题,就有可能从根本上释放“被压抑”的再生能力,这对深入研究哺乳动物对损伤的反应,促进人们生活质量的提高具有一定的指导意义。
蝾螈作为再生研究的模式生物。
研究小组选择研究墨西哥蝾螈,这是一种在野外濒临灭绝的动物。 由于它在再生能力方面远远超过其他脊椎动物,因此成为再生医学研究领域最受青睐的模型之一。 墨西哥蝾螈几乎可以再生身体的任何部位,包括大脑、心脏、四肢、肺、卵巢、脊髓、下巴、**和尾巴。
在成年期,哺乳动物的再生能力受到极大的“抑制”,但在许多哺乳动物的胚胎期和幼年期,仍保留了一定量的再生能力。 例如,在人类中,婴儿可以再生一定数量的心脏组织,而儿童的指尖可以。 这种再生能力,虽然没有在成年期直接表现出来,但无疑被写进了遗传密码中,因为人类后代的幼年仍然具有这种潜力。
因此,由于人类拥有这种遗传密码,在某种程度上,这意味着人类仍然具有再生的潜力。 这一基础背景为科学家探索如何使人们在因疾病或事故而失去组织和器官后能够再生组织和器官提供了必要的前景。
研究团队在进行研究时,首先明确了研究范围,即重点关注巨噬细胞在科学家先前发现的再生过程中的重要作用。 他们认为,如果蝾螈体内的巨噬细胞因某种原因耗尽,受伤的部分将无法再生,只会形成疤痕。 接下来,科学家们比较了蝾螈和小鼠的免疫细胞,以确定蝾螈巨噬细胞在促进再生方面的有效性。
研究表明,蝾螈和小鼠的巨噬细胞在暴露于细菌、病毒或真菌等病原体时表现出相似的生理功能。 然而,当面对身体损伤时,两者之间存在显着差异,蝾螈的巨噬细胞促进了新组织和器官的生长,而小鼠的巨噬细胞则加速了疤痕的形成。
随后,研究小组专注于调查这种差异的原因,并最终确定了一种称为toll样受体(TLR)的蛋白质。 这种蛋白质在蝾螈和小鼠中表现出完全不同的生化信号。 当面对这种生化信号时,巨噬细胞能够识别感染、组织或器官损伤等威胁,并触发促炎反应,导致蝾螈和小鼠表现出不同的损伤应对机制。
身体再生研究的前景是光明的。
该研究团队的初步成果为未来实现再生替代信号通路奠定了基础,进而将推动人类再生医学的发展**。 虽然在短时间内重新长出受伤和残疾的肢体仍然不切实际,但对于心脏、肝脏和肺部等内脏器官疾病引起的一些器官损伤,改善或抑制疤痕的形成可能会为器官再生和修复带来重要机会。
正如MDI Biolabs的Godwin博士所解释的那样,我们正在逐渐了解蝾螈的巨噬细胞及其在再生过程中的内在机制,这将使我们更接近掌握人类再生的关键。 如果我们能够制造出一种具有特定调节剂的水凝胶并将其应用于伤口,我们可能能够改变巨噬细胞对人体损伤的反应方式,从而模仿蝾螈的再生机制,为人类再生开辟新的可能性。
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