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“成年青蛙重新长出截肢”:器官再生研究的进展

科学生物学“成年青蛙重新长出截肢”:器官再生研究的进展

首次证明成年青蛙可以重新长出截肢,这标志着它在器官再生方面取得了突破。

再生 意味着重新生长受损或缺失的部分 器官 来自残余组织。 成年人可以成功地再生一些器官,例如肝脏,特别是定期更新和修复的皮肤,但不幸的是,大多数器官的人体组织都没有再生能力。 再生医学领域旨在寻找重新触发我们体内组织再生的方法。 理想的解决方案是启动可以从自身细胞恢复组织(例如肢体)的重要途径,然而,这并不是一个简单的案例,因为科学家们仍在试图了解组织再生的细微差别。

在发表的一项研究 细胞的报告来自美国塔夫特大学的科学家旨在了解组织再生能力以及细胞如何合作并形成三维器官。 他们选择在通常不会再生的动物身上繁殖组织生长,他们选择了一种两栖动物——成年水生非洲爪 青蛙 (非洲爪蟾)——研究中常用的实验动物。 与人类相似,两栖动物的组织更新能力非常有限。 科学家们成功设计了一种装置,可以在截肢部位重新触发组织生成,并使成年非洲爪蟾青蛙的后肢部分再生。

重新生长截肢

首先,可穿戴生物反应器在硅中以 3D 方式打印,并填充有水凝胶。 接下来,将保湿丝蛋白放置在这种已知可促进愈合和再生的水凝胶聚合物上。 添加了激素黄体酮 - 一种神经类固醇 - 众所周知,它与月经、怀孕和母乳喂养有关。 黄体酮还参与促进神经血管和其他组织的修复。 青蛙被分为实验组、对照组和假手术组。 在对照组和假手术组中,在截肢后立即将生物反应器装置缝合到青蛙体内。 在实验组中,生物反应器将黄体酮释放到截肢部位。 24 小时后移除设备。 然后对青蛙进行了几个月的常规观察。 对照组和假手术组的青蛙在截肢部位长出一个细长的软骨尖刺,这在组织再生独立进行时是正常的。 仅在实验组的青蛙中看到,生物反应器装置触发更大的肢体再生,青蛙在接近几乎完全形成的肢体处重新长出更有结构的桨状附肢。 这表明辅助组织再生。 这种明显的差异在几周内就很明显了,这表明生物反应器装置在周围创造了一个支持环境。 伤口 使组织能够生长——类似于组织如何在子宫内的胚胎中生长。 仅仅从生物反应器中短暂输送黄体酮(仅放置 24 小时)就在几个月的时间里引发了软组织和骨骼的生长。 通过对再生结构的组织学分析和分子检查发现,这些肢体更粗,骨骼、神经支配和血管化更发达。 用黄体酮治疗的动物也比对照组和假手术组更活跃。

四肢的生长在大约六个月后停止,但确实导致手指和脚趾发育不良。 再生的四肢具有良好的骨量和密度、主要血管、神经结构良好,这些青蛙甚至可以像正常未截肢的青蛙使用它们的原生四肢那样游泳。 RNA测序和转录组分析表明,生物反应器改变了截肢部位细胞中的基因表达。 因此,与氧化应激和白细胞活性相关的基因是活跃的(上调),而其他一些基因则下调。 疤痕和免疫反应也减少了,从而通过削弱身体对伤害的自然反应来促进再生,否则会阻碍再生过程。

未来

本研究基于定义启动或触发计划的逻辑,这将导致长期增长。 它可以称为一种新的细胞刺激模型。 早期的研究表明,老鼠在正常情况下可以部分再生截肢的指尖,但由于它们不是水生动物,也没有水来保护它们,所以与两栖动物不同,老鼠的这个过程效率不高,因为敏感的再生细胞再次受到坚硬表面的影响,再次。 脊椎动物的再生方法应该适用于哺乳动物和人体,也许在不久的将来我们可以再生复杂的器官,可用于器官移植或任何类型的损伤甚至癌症。

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

Herrera-Rincon C 等人。 2018. 通过可穿戴生物反应器局部应用黄体酮诱导成年非洲爪蟾后肢的长期再生反应。 细胞的报告. 25(6)。 https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.10.010

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赛欧团队
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